JP3621883B2 - Semaphorin protein receptor DNA and polypeptide encoded by virus - Google Patents

Semaphorin protein receptor DNA and polypeptide encoded by virus Download PDF

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Description

【0001】
発明の分野
本発明は、セマフォリン(semaphorin)受容体ポリペプチド、こうしたセマフォリン受容体ポリペプチドをコードする核酸、組換えセマフォリン受容体ポリペプチドを産生するための方法、およびこうしたポリペプチドを含む薬剤組成物に関する。
【0002】
発明の背景
セマフォリン遺伝子ファミリーは、神経学的制御因子であることが知られる、関連する膜貫通および分泌糖タンパク質をコードする、多数の分子を含む。セマフォリンは、一般的に、典型的には長さ約500アミノ酸であるその細胞外ドメインにおいて、よく保存されている。セマフォリンファミリータンパク質は、ニューロン性および非ニューロン性組織で観察されてきており、そしてその神経成長円錐ガイダンスにおける役割に関し広く研究されてきている。例えば、コラプシン−1およびショウジョウバエ(Drosohila)セマフォリンIIとして知られる分泌セマフォリンは、発生中の反発性成長円錐ガイダンスに選択的に関与している。機能が減少するように突然変異しているセマフォリンIIを有するハエは、異常な行動特性を示す。
【0003】
別のセマフォリン遺伝子が、ポックスウイルス(poxvirus)のいくつかの株で同定されてきている。このセマフォリンは、ワクシニア(vaccinia)ウイルス(コペンハーゲン株)に見られ、そしてA39Rとして知られる読み枠(ORF)にコードされている。A39Rコードタンパク質は、膜貫通ドメインおよび潜在的な膜結合を持たず、そして分泌タンパク質として知られている。痘瘡(variola)ウイルスORFもまた、ヌクレオチドレベルおよびアミノ酸レベルで、ワクシニアウイルスORF A39Rと相同性を共有する配列を含む。別のウイルスセマフォリン、AHV−セマが、アルセラフィン・ヘルペスウイルス(Alcelaphine Herpesvirus)(AHV)で見られてきている。
【0004】
昆虫セマフォリンに対する類似性に基づき、哺乳動物(ヒト、ラット、およびマウス)セマフォリンをコードする遺伝子が同定されてきている。これらのセマフォリンの機能研究により、胚および成体ニューロンは、作動可能な連結を確立するため、セマフォリンを必要とすることが示唆される。重要なことに、適切なセマフォリンに対する成長円錐培養の、速い反応時間により、セマフォリン情報伝達は、受容体仲介情報伝達機構を含むことが示唆される。今日まで、ラット脊髄由来のmRNAを用い、ニューロピリン(neuropilin)と称される、1つのセマフォリン受容体が単離されてきている。ニューロピリン−2と称される、別の受容体が示唆されてきている(Kolodkinら, Cell 90:753−762, 1997)。
【0005】
細胞外環境に分泌されるセマフォリンリガンドは、局所および全身性方式で、受容体産生細胞を通じ情報を伝達する。こうした局所および全身性情報伝達により制御される細胞過程の性質をさらに研究するため、さらなるセマフォリン受容体およびリガンドを同定することが有益であろう。さらに、ウイルスがコードするセマフォリンは、感染細胞により産生され、そして溶解性であるウイルス(ポックスウイルス類)および向神経性であることが知られていないウイルス(AHV)に存在するため、その主要な機能が神経学的反応を修飾することであるとは考えにくい。ウイルスがコードするセマフォリン類は、感染宿主の免疫学的反応を修飾するよう機能する可能性がより高く、そしてウイルスがコードするセマフォリンに対する哺乳動物相同体(homologue)は、免疫学的反応を修飾するよう機能する可能性が高い。ウイルスセマフォリンが天然免疫制御因子として免疫系において機能する可能性があるという示唆を考慮し、セマフォリン受容体を、免疫反応を亢進するまたは下方制御するための治療剤として同定することは有益であろう。
【0006】
発明の概要
本発明は、単離されているまたは均質なタンパク質としてのセマフォリン受容体に関する。特に、本発明は、限定されるわけではないが、A39RワクシニアセマフォリンおよびAHVセマフォリンを含むセマフォリンに結合する、VESPR(ウイルスがコードするセマフォリンタンパク質受容体)と称されるセマフォリン受容体ポリペプチドを提供する。また、本発明の範囲内には、VESPRポリペプチドをコードするDNAおよびVESPRポリペプチドをコードするDNAを含む発現ベクターがある。本発明はまた、VESPRポリペプチドをコードするDNAを含む発現ベクターでトランスフェクションまたは形質転換されている宿主細胞、およびこうした宿主細胞を、発現を導く条件下で培養することにより、VESPRポリペプチドを産生するための方法も含む。本発明はさらに、VESPRポリペプチドに対して向けられる抗体を含む。
【0007】
さらに本発明の範囲内には、本発明のVESPRポリペプチドが結合する、セマフォリンまたはセマフォリンを発現する細胞を精製するまたは分離するための方法がある。こうした方法には、少なくとも1つのVESPRポリペプチドを固相マトリックスに結合させ、そしてVESPRポリペプチドが結合するセマフォリンポリペプチドを含む混合物、またはセマフォリン発現細胞の混合物を、結合しているVEPSRポリペプチドと接触させ、そしてその後、接触表面および溶液を分離することが含まれる。
【0008】
さらに、本発明は、炎症および炎症性疾患を治療するための方法を提供する。こうした方法には、可溶性VESPRポリペプチドの治療的に有効な量を、セマフォリンリガンドの炎症誘発性(proinflammatory)活性に関連する疾患を患うヒトまたは他の哺乳動物に投与することが含まれる。
【0009】
発明の詳細な説明
本発明は、ウイルスがコードするセマフォリンタンパク質受容体(VESPR)と称される新規セマフォリン受容体ポリペプチド、VESPRポリペプチドをコードするDNAおよびVESPRポリペプチドをコードするDNAを含む組換え発現ベクターを提供する。本発明はさらに、VESPRポリペプチドを単離するための方法、並びに組換え発現ベクターでトランスフェクションされている宿主細胞を、セマフォリン受容体を発現するのに適した条件下で培養し、そして発現された受容体ポリペプチドを回収することによる、組換えVESPRポリペプチドを産生するための方法を提供する。
【0010】
特に、本発明は、限定されるわけではないが、ワクシニアウイルスA39RセマフォリンおよびAHVセマフォリンを含むセマフォリンに結合するVESPRポリペプチドを提供する。本明細書に記載される天然VESPRポリペプチドは、該受容体を発現するヒト細胞の膜からVESPRを回収するため、エクトロメリア(Ectromelia)ウイルスA39Rセマフォリン/Fc融合タンパク質(A39R/Fc)を用い、単離した。以下の実施例に記載されるように、フローサイトメトリー実験により、本発明のVESPRポリペプチドはB細胞株、単球型細胞株、T細胞株、樹状細胞、NK細胞、肺上皮細胞、ストローマ、腸上皮細胞およびリンパ腫細胞に発現されることが証明される。
【0011】
さらに、以下の実施例に立証されるように、本発明のVESPRポリペプチドは、そのリガンドと結合し、樹状細胞上のCD69活性化抗原の上方制御に関与する。やはり本明細書に記載されるセマフォリン受容体の特性は、そのリガンドと相互作用し、インターフェロンおよびSACと相乗作用し、マウス樹状細胞に対し、IL−12産生を上方制御し、そしてMHCクラスIIおよびCD86発現を下方制御する能力である。本発明のVESPRポリペプチドはまた、単球上のCD54の発現増加にも関与し、これはセマフォリンおよびその受容体の間の相互作用の結果としての細胞活性化を示唆する。受容体−リガンド相互作用の前述の生物学的特性から生じるVESPRポリペプチドの使用の中に、IL−12産生および続いて起こるナチュラルキラー細胞活性化を誘導することがある。VESPRポリペプチドは、炎症に関連する疾患および不利な状態を治療するのに、さらなる使用を見出す。特に、可溶性VESPRポリペプチドを用い、セマフォリンリガンドおよびその受容体の相互作用に関連する炎症誘発性(proinflammatory)活性に拮抗(antagonize)させてもよい。滑膜組織の慢性炎症に関連する疾患である慢性関節リウマチは、ヒトセマフォリンE遺伝子の上方制御と結び付けられてきている(Mangasser−Stephanら, Biochem and Biophys Res Com, 234:153−156, 1997)。したがって、本発明の可溶性型VESPRポリペプチドは、本炎症性疾患を仲介するセマフォリン活性を下方制御するのに有用である可能性がある。
【0012】
本発明の天然セマフォリン受容体である、VESPRは、エクトロメリアA39Rとして知られるウイルスセマフォリンリガンドを用い、単離した。以下の実施例1は、A39Rセマフォリンリガンドを単離すること、並びにリガンドに結合する細胞株を同定するため、およびA39Rおよびその細胞結合受容体の間の相互作用の影響を決定するため用いたA39R/Fc融合タンパク質を調製することを記載する。
【0013】
実施例4および5は、本発明の天然VESPRポリペプチドを同定すること、およびヒトVESPRポリペプチドを単離しそして精製することを記載する。実施例5に記載されるように単離されたヒトVESPRポリペプチドのアミノ酸配列は、配列番号2に開示されている。配列番号2のアミノ酸配列は、トリプシン消化で産生されたペプチドの直列(tandem)質量分析を、隣接しているEST配列および同定されているcDNAと組み合わせて用い、単離されそして精製されている受容体を配列決定することにより得た。配列番号2に示されるアミノ酸配列は、アミノ酸34に予測される切断部位を持つシグナルペプチドを含む、アミノ酸1−944の予測される細胞外ドメインを有する。配列番号2の予測される膜貫通ドメインは、アミノ酸945−965を含み、そして配列番号2の細胞質ドメインは、アミノ酸966−1568に渡る。
【0014】
大腸菌(E. coli)DH10B中のヒトVESPRのアミノ酸19−1100をコードするDNAを、___にアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)、米国メリーランド州ロックビルに寄託し、そして寄託番号___を得た。該寄託は、ブダペスト条約の条件下で行われた。寄託物のDNA構築物は、ヌクレオチド172がCである点で、配列番号1のものと異なる。生じるコードされるアミノ酸58はleuである。
【0015】
利用可能なデータベースで、全長VESPRまたはそのドメインと相同性を共有するタンパク質およびポリペプチドに関し、アミノ酸配列検索を行った。VESPRと相同性を共有するポリペプチドに関する検索は、Altschulら, J Mol Bio 215:403−410(1990)に記載されるBLASTアルゴリズムを用い、行った。本プログラムを用い、VESPRアミノ酸配列を、米国バイオテクノロジー情報センター(National Center for Biotechnology Information)から得られるデータベースに見られるタンパク質およびDNA配列と比較した。これらの検索の結果として得た類似性スコアにより、VESPRと多様な度合いの相同性を有するポリペプチド群が同定された。最も高い度合いの類似性は、VESPRおよび「プレクシン(plexin)遺伝子ファミリー」として知られるタンパク質群の間に見られた(Maestriniら, 1996およびKameyamaら, 1996)。遺伝学コンピューターグループ(GCG)プログラム「BESTFIT」および「PILEUP」(ウィスコンシン・パッケージ、9.0)で実行されるような、Smith−Watermanアルゴリズムを用い、VESPR並びにヒトおよびネズミのプレクシンファミリーのメンバーの間の対および多数配列整列を行った。GCGプログラム「DISTANCES」を用い、整列タンパク質配列の平均対同一性パーセントを計算した。
【0016】
VESPRポリペプチドおよびプレクシン遺伝子ファミリーのいくつかのメンバーの各々の間の対配列整列により、その細胞質ドメイン(アミノ酸966−1568)の39%から40%の平均同一性および全タンパク質の各々に関する24%−25%の平均同一性が明らかになった。細胞質ドメインの相同性がより高い程度であることにより、細胞質ドメインに同様のシグナル伝達機構があることが示唆される。
【0017】
ある程度の全体的な相同性を有することが見出されたタンパク質配列間の類似性領域を同定するため、BLIXEMおよびMSPCRUNCHプログラム(SonnhammerおよびDurbin(1944a,b))を用い、タンパク質データベース検索の結果の相同性解析を行った。相同性解析により、Kolodkinら(1993)に記載されるセマフォリン遺伝子ファミリーのいくつかのメンバーのセマフォリンドメインの領域に対し、類似性を持つ新規のサブドメインが明らかになった。新規サブドメインは本発明のVESPR配列のアミノ酸380−482を含む。本サブドメインは2つの別個の、より小さい領域にさらに分割することが可能であり、それぞれ残基388−402および454−482を含む。C近位半サブドメインは、いくつかの非常に保存されているシステインおよびトリプトファン残基を含み、コンセンサス配列C−x(5)−C−x(2)−C−x(7)−C−x−W−C−x(5)−C、ここでxはいかなるアミノ酸でもよい、を形成する。この全サブドメインは、セマフォリン遺伝子ファミリーに関し記載されている標準的セマフォリンドメインとは、(a)該サブドメインがより小さく(該サブドメインが100アミノ酸残基に対し全セマフォリンドメインは500残基)、(b)該サブドメインが、どちらも標準的セマフォリン遺伝子ファミリーメンバーではない、プレクシン遺伝子ファミリーおよびMET−肝細胞増殖因子受容体ファミリーにも存在し、そして(c)該サブドメインが、それ自体セマフォリン遺伝子ファミリーのメンバーではないが、セマフォリンファミリーのメンバー(A39R)と相互作用する遺伝子に存在する点で、異なる。これらのサブドメイン配列は、したがって、セマフォリンと相互作用する他の受容体をさらに同定することが潜在的に可能であるペプチドを代表する。
【0018】
配列番号2のVESPRポリペプチドをコードするcDNA配列は、隣接するESTおよびクローンされたcDNAヌクレオチド配列の複合物として組み立てられ、そして配列番号1に開示されている。実施例5に記載されるように、配列番号2のアミノ酸配列をコードするcDNAを同定することにより、コードするcDNAを含む発現ベクターを構築することが可能になる。その後VESPRポリペプチドをコードするcDNAを含む組換え発現ベクターでトランスフェクションされている宿主細胞を、VESPRポリペプチドを発現するのに適した条件下で培養し、そして発現されたVESPRポリペプチドを回収することが、本発明のVESPRポリペプチドを産生するための方法を提供する。
【0019】
VESPRポリペプチドはB細胞株、T細胞株および樹状細胞で見られるため、過敏性または低作用性免疫制御に関連する多様な状態を治療することが可能である。さらに、リガンドおよび受容体複合体は、神経成長、発生、および/または維持に関与している可能性がある。こうしたものに限定されないが、VESPRの特定の使用が以下に記載される。
【0020】
本発明の「VESPR」および「VESPRポリペプチド」という用語は、配列番号2のアミノ酸配列を有するポリペプチド、および配列番号1の核酸配列を含む核酸がコードするタンパク質を含む。さらに、該用語は、配列番号2のアミノ酸配列と高い度合いの類似性または高い度合いの同一性を有するポリペプチドであって、生物学的に活性があり、そしてセマフォリンファミリーのメンバーである分子または分子の断片の少なくとも1つに結合する、前記ポリペプチドを含む。さらにVESPRという用語は、配列番号1のDNAの生物学的に活性がある遺伝子産物を指す。さらにVESPRという用語に含まれるのは、主にタンパク質の結合部分を含み、生物学的活性を保持し、そして分泌されることが可能である、可溶性または一部切除(truncated)タンパク質である。こうした可溶性タンパク質の特定の例は、配列番号2のアミノ酸1−944の配列を含むものである。
【0021】
VESPRまたはセマフォリン受容体ポリペプチドを指す場合、「生物学的に活性がある」という用語は、VESPRまたはセマフォリン受容体ポリペプチドが少なくとも1つのセマフォリンに結合することが可能であることを意味する。VESPR結合を測定するのに適したアッセイが本明細書に記載され、そして該アッセイは標準的フローサイトメトリー試験およびスライド結合試験を含んでもよい。
【0022】
「単離されている」は、VESPRが、例えば、組換え宿主細胞培養の精製産物として、または精製抽出物として、実質的に発現過程の残渣である他のタンパク質またはポリペプチドを含まないことを意味する。
【0023】
本明細書で論及されるVESPR変異体(variant)は、天然VESPRに実質的に相同であるが、1つまたはそれ以上の欠失、挿入または置換のため、天然VESPRのものと異なるアミノ酸配列を有する、ポリペプチドを意味する。変異体アミノ酸配列は、好ましくは、天然VESPRアミノ酸配列に少なくとも80%同一であり、最も好ましくは少なくとも90%同一である。パーセント同一性は、例えば、Devereuxら(Nucl. Acids Res. 12:387, 1984)に記載され、そしてウィスコンシン大学遺伝学コンピューターグループ(UWGCG)より入手可能なGAPコンピュータープログラム、バージョン8.1を用い配列情報を比較することにより、決定してもよい。GAPプログラムの好ましいデフォルトパラメーターには:(1)ヌクレオチドに関する単一(unary)比較マトリックス(同一に対し1および非同一に対し0の値を含む)、およびSchwartzおよびDayhoff監修,Atlas of Protein Sequence and Structure, National Biomedical Research Foundation,pp.353−358, 1979に記載されるような、GribskovおよびBurgess, Nucl. Acids Res. 14:6745, 1986の加重比較マトリックス;(2)各ギャップに対する3.0のペナルティおよび各ギャップ中の各記号に対しさらに0.10のペナルティ;および(3)末端ギャップに対するペナルティなし、が含まれる。変異体は保存的置換配列を含んでもよく、これは既定のアミノ酸残基が同様の物理化学的特性を有する残基により置換されていることを意味する。保存的置換の例には、1つの脂肪族残基を互いに、例えばIle、Val、Leu、またはAlaを互いに置換するもの、またはLysおよびArg;GluおよびAsp;またはGlnおよびAsn間といった、1つの極性残基から別のものへの置換が含まれる。他のこうした保存的置換、例えば、同様の疎水性特性を有する領域全体の置換が、周知である。天然発生VESPR変異体または対立遺伝子もまた、本発明に含まれる。こうした変異体の例は、選択的mRNA事象から、またはVESPRタンパク質のタンパク質分解的切断から生じる、結合特性が保持されているタンパク質である。mRNAの選択的スプライシングは、一部切除されているが生物学的に活性があるVESPRポリペプチドを生じる可能性があり、例えば該タンパク質の天然発生可溶性型などがある。タンパク質分解に起因すると考えられる変異体には、例えば、異なる種類の宿主細胞における発現に際しての、VESPRポリペプチドからの1つまたはそれ以上の末端アミノ酸(一般的に1−5末端アミノ酸)のタンパク質分解的除去によるN末端の相違が含まれる。
【0024】
上述のように実施例1は、VESPR結合を研究するのに有用な、新規ウイルスA39R/Fc融合タンパク質の構築を記載する。本実施例に記載されるヒトIgG1 Fc領域に対し、他の抗体Fc領域を置換してもよい。適切なFc領域は、プロテインAまたはプロテインGに高い親和性で結合することが可能なものであり、そしてヒトIgG1のFc領域あるいはヒトまたはネズミIgG1 Fc領域の断片、例えば鎖間ジスルフィド結合が形成されるであろうように、少なくともヒンジ領域を含む断片を含む。ウイルスA39R:Fc融合タンパク質は、容易に精製されるという利点を提供する。さらに、ジスルフィド結合は2つの別個の融合タンパク質鎖のFc領域の間に形成され、二量体を生成する。
【0025】
上述のように、1つの側面において、本発明は、可溶性VESPRポリペプチドを含む。可溶性VESPRポリペプチドは、天然VESPRの細胞外ドメインのすべてまたは一部を含むが、細胞膜上へのポリペプチドの保持を生じるであろう膜貫通領域を欠く。可溶性VESPRポリペプチドは、都合のよいことに、最初に合成される際、分泌を促進するように天然(または異種性)シグナルペプチドを含むが、VESPRポリペプチドが細胞から分泌される際、該シグナルペプチドは切断される。本発明に含まれる可溶性VESPRポリペプチドは、セマフォリンリガンドに結合する能力を保持する。実際、可溶性VESPRポリペプチドは、該可溶性VESPRタンパク質が分泌されることが可能であるならば、シグナルの一部または細胞質ドメインの一部あるいは他の配列もまた含んでもよい。
【0026】
可溶性VESPRは、望ましいタンパク質を発現する損なわれていない(intact)細胞を、培地から、例えば遠心分離により分離し、そして望ましいタンパク質の存在に関し培地(上清)をアッセイすることにより、同定し(そしてその非可溶性膜結合対応物と区別し)てもよい。培地中のVESPRの存在は、該タンパク質が細胞から分泌され、そしてしたがって望ましいタンパク質の可溶性型であることを示す。
【0027】
VESPRポリペプチドの可溶性型は、天然膜結合VESPRタンパク質に比べ多くの利点を有する。可溶性タンパク質は細胞から分泌されるため、組換え宿主細胞からのタンパク質の精製に適している。さらに、可溶性タンパク質は、一般的に、静脈内投与に、より適している。
【0028】
可溶性VESPRポリペプチドの例には、天然VESPRポリペプチドの細胞外ドメインのかなりの部分を含むものが含まれる。可溶性VESPRポリペプチドの例は、配列番号2のアミノ酸1−944である。さらに、全細胞外ドメインより少ない部分を含む一部切除可溶性VESPRが、本発明に含まれ、例えばアミノ酸35−944である。最初に宿主細胞内で発現されるとき、可溶性VESPRポリペプチドはさらに、使用される宿主細胞内で機能する、以下に記載される異種性シグナルペプチドの1つを含んでもよい。あるいは、該タンパク質は天然シグナルペプチドを含んでもよい。本発明の1つの態様において、可溶性VESPRは、(N末端からC末端に)酵母α−因子シグナルペプチド、以下にそして米国特許第5,011,912号に記載されるFLAG(登録商標)ペプチド、および配列番号2のアミノ酸1−944または35−944からなる可溶性VESPRポリペプチドを含む融合タンパク質として発現されてもよい。本組換え融合タンパク質は、酵母細胞において発現され、そして該細胞から分泌される。FLAG(登録商標)ペプチドはタンパク質の精製を容易にし、そして続いてウシ粘膜エンテロキナーゼを用い、可溶性VESPRから切断することが可能である。可溶性VESPRタンパク質をコードする単離DNA配列が、本発明に含まれる。
【0029】
可溶性ポリペプチドを含む、一部切除(truncated)VESPRポリペプチドは、いくつかの慣用的技術のいずれにより調製してもよい。望ましいDNA配列を、それ自体知られる技術を用い、化学的に合成してもよい。DNA断片はまた、全長クローンDNA配列の制限エンドヌクレアーゼ消化により産生し、そしてアガロースゲル上の電気泳動により単離してもよい。制限エンドヌクレアーゼ切断部位を含むリンカーを使用し、望ましいDNA断片を発現ベクターに挿入してもよく、または該断片を、その中に天然に存在する切断部位で消化してもよい。周知のポリメラーゼ連鎖反応法もまた、望ましいタンパク質断片をコードするDNA配列を増幅するのに使用してもよい。さらなる代替物として、既知の突然変異誘発技術を使用し、望ましい点、例えば結合ドメインの最後のアミノ酸に対するコドンのすぐ下流に、終止コドンを挿入してもよい。
【0030】
上述のように、本発明は、組換えおよび非組換え体両方の、単離されているまたは均質なVESPRポリペプチドを提供する。望ましい生物学的活性(例えばセマフォリンに結合する能力)を保持する天然VESPRタンパク質の変異体および誘導体は、天然VESPRポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の突然変異により、得てもよい。天然アミノ酸配列の改変は、いくつかの慣用法のいずれにより達成してもよい。突然変異は、天然配列の断片への連結を可能にする制限部位が隣接している、突然変異配列を含むオリゴヌクレオチドを合成することにより、特定の遺伝子座に導入してもよい。連結後、生じた再構築配列は、望ましいアミノ酸挿入、置換、または欠失を有する類似体(analog)をコードする。
【0031】
あるいは、オリゴヌクレオチド指定部位特異的突然変異誘発法を使用し、あらかじめ決定されたコドンが置換、欠失または挿入により改変されている可能性がある、改変遺伝子を提供してもよい。上述の改変を作成する典型的な例は、すべて本明細書に援用される、Walderら(Gene 42:133, 1986);Bauerら(Gene 37:73, 1985);Craik(BioTechniques, January 1985, 12−19);Smithら(Genetic Engineering:Principles and Methods, Plenum Press, 1981);Kunkel(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:488, 1985);Kunkelら(Methods in Enzymol. 154:367, 1987);並びに米国特許第4,518,584号および第4,737,462号に開示されている。
【0032】
他の化学部分、例えばグリコシル基、脂質、リン酸、アセチル基およびそれらに匹敵するものと共有または凝集結合体を形成することにより、天然VESPRポリペプチドを修飾し、VESPR誘導体を生成してもよい。VESPRポリペプチドの共有誘導体は、VESPRアミノ酸側鎖上の、あるいはVESPRポリペプチドのN末端またはC末端、またはその細胞外ドメインの、官能基上に、化学部分を連結することにより、調製してもよい。本発明の範囲内の他のVESPR誘導体には、N末端またはC末端融合体としての組換え培養中の合成によるなど、VESPRポリペプチドまたはその断片と他のタンパク質またはポリペプチドとの共有または凝集結合体が含まれる。例えば、結合体は、VESPRポリペプチドのN末端にシグナルまたはリーダーポリペプチド配列(例えばサッカロミセス属(Saccharomyces)のα−因子リーダー)を含んでもよい。シグナルまたはリーダーペプチドは、翻訳と同時にまたは翻訳後に、合成部位から細胞膜または細胞壁の内部または外部の部位への、結合体の運搬を指示する。
【0033】
VESPRポリペプチド融合体は、VESPRの精製および同定を容易にするため添加されるペプチドを含んでもよい。こうしたペプチドには、例えば、ポリHisまたは米国特許第5,011,912号およびHoppら, Bio/Technology 6:1204, 1988に記載される抗原性同定ペプチドが含まれる。
【0034】
本発明はさらに、結合する天然パターン糖鎖付加を含むまたは含まないVESPRを含む。酵母または哺乳動物発現系(例えばCOS−7細胞)で発現されたVESPRポリペプチドは、発現系の選択に基づき、分子量および糖鎖付加パターンにおいて、天然VESPRポリペプチドと同様である可能性も、または有意に異なる可能性もある。細菌発現系、例えば大腸菌(E. coli)でのVESPRポリペプチドの発現は、非糖鎖付加分子を提供する。
【0035】
アミノ酸残基または配列の多様な付加または置換、あるいは生物学的活性または結合に必要とされない末端または内部残基または配列の欠失をコードする同等(equivalent)DNA構築物が、本発明に含まれる。例えば、VESPR細胞外ドメインのN糖鎖付加部位を修飾し、糖鎖付加を妨げてもよく、これにより哺乳動物および酵母発現系における炭水化物減少類似体の発現が可能になる。真核ポリペプチドのN糖鎖付加部位はアミノ酸トリプレットAsn−X−Yにより特徴付けられ、ここでXはPro以外のいかなるアミノ酸でもよく、そしてYはSerまたはThrである。天然ヒトVESPRタンパク質は、配列番号2のアミノ酸86−88、141−143、149−151、241−243、252−254、386−388、407−409、548−550、553−555、582−584、588−590、591−593、653−655、686−688、692−694、715−717、741−743、771−773、796−798、821−823、871−873、890−892、895−897および920−922にこうしたトリプレットを24含む。これらのトリプレットをコードするヌクレオチド配列に対する適切な置換、付加または欠失は、Asn側鎖での炭水化物残基の結合の防止を生じるであろう。例えば、Asnが異なるアミノ酸により置換されるように選択される、単一のヌクレオチドの改変は、N糖鎖付加部位を不活性化するのに十分である。タンパク質のN糖鎖付加部位を不活性化するための既知の方法には、本明細書に援用される、米国特許第5,071,972号およびEP 276,846に記載されるものが含まれる。
【0036】
別の例において、生物学的活性に必須でないCys残基をコードする配列を改変し、Cys残基が欠失され、または他のアミノ酸で置換されるようにし、再生の際、誤った分子内ジスルフィド架橋が形成されるのを妨げてもよい。他の同等物は、KEX2プロテアーゼ活性が存在する酵母系における発現を亢進させるため、隣接する二塩基性アミノ酸残基を修飾することにより調製される。EP 212,914は、タンパク質のKEX2プロテアーゼプロセシング部位を不活性化するための部位特異的突然変異誘発の使用を開示する。KEX2プロテアーゼプロセシング部位は、Arg−Arg、Arg−Lys、およびLys−Arg対を改変し、これらの隣接する塩基性残基の発生を除去するため、残基を欠失、付加、または置換することにより、不活性化される。Lys−Lys対はKEX2切断にかなり感受性が低く、そしてArg−LysまたはLys−ArgのLys−Lysへの変換は、KEX2部位を不活性化する保存的なそして好ましいアプローチを代表する。ヒトVESPRは、11のKEX2プロテアーゼプロセシング部位を含む。
【0037】
本発明の範囲内にある核酸配列には、中程度のまたは非常にストリンジェント(stringency)な条件下で、本明細書に開示されるVESPRヌクレオチド配列にハイブリダイズし、そして生物学的に活性があるVESPRをコードする、単離DNAおよびRNA配列が含まれる。中程度にストリンジェントな条件には、Sambrookら, Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第二版, Vol. 1, pp 101−104, Cold Spring Harbor Laboratory Press,(1989)に定義されるように、5 X SSC、0.5% SDS、1.0 mM EDTA(pH 8.0)の前洗浄溶液の使用および約55℃、5 X SSC、一晩のハイブリダイゼーション条件が含まれる。非常にストリンジェントな条件には、より高温度のハイブリダイゼーションおよび洗浄が含まれる。当業者は温度および洗浄溶液塩濃度は、核酸分子の長さおよびA、T/U、CおよびGヌクレオチドの相対量などの要因にしたがい、必要に応じ調整してもよいことを認識するであろう。
【0038】
1つ以上のコドンが同一のアミノ酸をコードする可能性がある、遺伝暗号の既知の縮重のため、DNA配列は配列番号1に示されるものと異なり、そしてなお配列番号2のアミノ酸配列を有するVESPRポリペプチドをコードする可能性がある。こうした変異体DNA配列は、沈黙(silent)突然変異(例えば、PCR増幅中に発生する)から生じてもよいし、または天然配列の意図的な突然変異誘発の産物であってもよい。
【0039】
本発明は、生物学的に活性があるVESPRをコードする同等の単離DNA配列であって:(a)配列番号1に示されるヌクレオチド配列を含むcDNA;(b)中程度にストリンジェントな条件下で(a)のDNAとハイブリダイズすることが可能であり、そして生物学的に活性があるVESPRポリペプチドをコードするDNA;(c)遺伝暗号の結果として(a)または(b)に定義されるDNAに対し縮重しており、そして生物学的に活性があるVESPRポリペプチドをコードするDNA;および(d)(a)、(b)または(c)のDNAに相補的なDNA、より選択される、前記DNA配列を提供する。こうしたDNA同等配列がコードするVESPRポリペプチドが、本発明に含まれる。
【0040】
配列番号1のDNA配列に同等であるDNAは、配列番号2の配列を含むポリペプチドをコードするDNA配列に,中程度および非常にストリンジェントな条件下でハイブリダイズするであろう。こうしたDNAがコードするVESPRタンパク質の例には、限定されるわけではないが、VESPR断片および上述のような、不活性化N糖鎖付加部位、不活性化KEX2プロテアーゼプロセシング部位、または保存的アミノ酸置換を含むVESPRタンパク質が含まれる。他の種由来のDNAにコードされるVESPRポリペプチドであって、そして該DNAが配列番号1のcDNAにハイブリダイズするであろう前記タンパク質もまた、含まれる。
【0041】
セマフォリン類に結合する、必須の能力を有する変異体は、いかなる適切なアッセイにより同定してもよい。VESPRポリペプチドの生物学的活性は、例えば、セマフォリン類の受容体結合ドメインへの結合に関する競合(すなわち競合的結合アッセイ)により、測定してもよい。
【0042】
VESPRポリペプチドに関する競合的結合アッセイの1つの種類は、放射標識可溶性VESPRおよび損なわれていない(intact)セマフォリン発現細胞を用いる。損なわれていない細胞の代わりに、可溶性セマフォリン:Fc融合タンパク質であって、プロテインA、プロテインGあるいは該分子のセマフォリンまたはFc部分に対する抗体と、該融合タンパク質のFc部分との相互作用を通して、固相に結合している該融合タンパク質を代用してもよい。競合的結合アッセイの別の種類は、融合タンパク質などの放射標識可溶性セマフォリン、およびVESPRを発現している損なわれていない細胞を利用する。
【0043】
競合的結合アッセイは、慣用的方法論にしたがい、行うこともできる。1つの態様において可溶性VESPRポリペプチドを作成し、固定受容体と競合させてもよい。例えば、表面結合セマフォリン受容体に対する結合活性に関するアッセイにおいて、放射標識可溶性セマフォリンリガンドを、可溶性VESPRにより拮抗させてもよい。定性的結果は、競合的オートラジオグラフィープレート結合アッセイにより得てもよく、またはスキャッチャードプロットを利用して定量的結果を生成してもよい。
【0044】
あるいは、VESPRまたは抗セマフォリン抗体などのセマフォリン結合タンパク質を、表面上にセマフォリンを発現する細胞を同定し、分離し、または精製するのに適した、カラムクロマトグラフィーマトリックスまたは同様の支持体などの固相に結合させてもよい。セマフォリン結合タンパク質の、固相接触表面への結合は、いかなる手段により達成してもよく、例えば、VESPR:Fc融合タンパク質を構築し、そしてこうしたものをプロテインAまたはプロテインGの相互作用を通じ固相に結合させることによってもよい。タンパク質を固相に固定するための多様な他の手段が当業に周知であり、そして本発明での使用に適している。例えば、磁気微小球体をVESPRで被覆し、そして磁気場を通じインキュベーション容器に保持してもよい。セマフォリン発現細胞を含む細胞混合物の懸濁物を、その上にVESPRポリペプチドを有する固相と接触させる。その表面上にセマフォリンを有する細胞は、固定されたVESPRに結合し、そして非結合細胞をその後洗い流す。このアフィニティー結合法は、こうしたセマフォリン発現細胞を溶液から精製し、スクリーニングし、または分離するのに有用である。陽性に選択された細胞を固相から遊離させる方法は当該分野に知られ、そして例えば、酵素の使用を含む。こうした酵素は、好ましくは、細胞に対し非毒性および非傷害性であり、そして好ましくは、細胞表面結合パートナーを切断することに向けられる。セマフォリン−VESPR相互作用の場合、酵素は、好ましくは、セマフォリンを切断し、それにより生じた細胞懸濁物を「異質な(foreign)」セマフォリン受容体成分から遊離させる。精製細胞集団は、その後、成熟(成体)組織に再定着させる(repopulate)のに用いてもよい。
【0045】
あるいは、セマフォリン陽性細胞を含むと疑われる細胞混合物をまず、ビオチン化VESPRとインキュベーションしてもよい。インキュベーション期間は、典型的には、セマフォリンへの結合を確実にするため、少なくとも連続1時間である。生じた混合物をその後、アビジン被覆ビーズを充填したカラムに通過させ、それによりアビジンに対するビオチンの高親和性が、ビーズへの細胞の結合を提供する。アビジン被覆ビーズの使用は当業に知られる。Berensonら, J. Cell. Biochem., 10D:239(1986)を参照されたい。非結合成分の洗浄および結合細胞の遊離は、慣用的方法を用いて行う。
【0046】
上述のように、VESPRはセマフォリンを発現する細胞を分離するのに用いてもよい。代替法において、VESPRあるいはその細胞外ドメインまたは断片を、セマフォリン発現細胞を検出するため、125Iなどの検出可能部分と結合させてもよい。125Iでの放射標識は、高比放射能に標識されている機能する125I−VESPR分子を生じるいくつかの標準的方法論のいずれにより行ってもよい。あるいはセマフォリン受容体に対するヨウ素化またはビオチン化抗体を用いてもよい。比色または蛍光分光反応を触媒することが可能な酵素、ビオチン、あるいはアビジンなどの別の検出可能部分を用いてもよい。セマフォリン発現に関し試験すべき細胞を標識VESPRポリペプチドと接触させてもよい。インキュベーション後、非結合標識VESPRを除去し、そして検出可能部分を用い、結合を測定する。
【0047】
VESPR(変異体を含む)の結合特性はまた、上述のものと類似の競合アッセイにおいて、結合体化セマフォリン(例えば、125I−セマフォリン:Fc)を用い、決定してもよい。しかしこの場合、固体支持体に結合している、セマフォリンを発現している損なわれていない細胞を用い、推定上のVESPR変異体を含む試料が、結合体化セマフォリンとの結合に関し競合する度合いを測定する。
【0048】
VESPRに関しアッセイする他の手段には、抗VESPR抗体、VESPRに反応し増殖する細胞株、またはセマフォリンを発現し、そしてVESPRの存在下に増殖する組換え細胞株の使用が含まれる。
【0049】
本明細書に開示されるVESPRタンパク質はまた、VESPRに対する結合親和性という点で、セマフォリンタンパク質の生物学的活性を測定するのに、使用してもよい。1つの例として、セマフォリンタンパク質の修飾(例えば化学的修飾、一部切除、突然変異など)後、生物学的活性が保持されているかを測定するのに本発明のVESPRポリペプチドを用いてもよい。このように、セマフォリンタンパク質の生物学的活性を、例えば、調査研究、または臨床に用いる前に、確定することが可能である。
【0050】
本発明のVESPRポリペプチドは、例えば異なる条件下でのセマフォリンタンパク質の貯蔵寿命および安定性をモニターするための、「品質保証」研究を行うものにより、使用されてもよい試薬としての使用を見出す。例えば、VESPRポリペプチドを結合親和性研究に使用し、異なる温度で保存されている、または異なる細胞種で産生されたセマフォリンタンパク質の生物学的活性を測定してもよい。修飾セマフォリンタンパク質のVESPRに対する結合親和性を、非修飾セマフォリンタンパク質のものと比較し、セマフォリンの生物学的活性に対する該修飾のいかなる不利な影響も検出する。
【0051】
VESPRポリペプチドはまた、結合する剤を、セマフォリンを発現している細胞に搬送するためのキャリアーとしての使用も見出す。以下の実施例7に記載されるように、推定上のヒトセマフォリンは、胎盤、精巣、卵巣および脾臓に見られる細胞に発現される。したがって、VESPRポリペプチドを用い、in vitroまたはin vivo法において、診断または治療剤をこれらの細胞に(または細胞表面上にセマフォリンを発現することが見出されている他の細胞種に)搬送してもよい。
【0052】
VESPRポリペプチドに結合させてもよい診断および治療剤には、限定されるわけではないが、薬剤(drugs)、毒素、放射性核種、発色団、比色もしくは蛍光分光反応を触媒する酵素、およびそれらに匹敵するものが、意図される適用にしたがって選択される特定の剤と共に含まれる。薬剤の例には、多様な型の癌を治療するのに用いられるもの、例えばL−フェニルアラニンナイトロジェンマスタードなどのナイトロジェンマスタードまたはシクロホスファミド、シス−ジアミノジクロロ白金などの挿入剤(intercalating agents)、5−フルオロウラシルなどの代謝拮抗物質、ビンクリスチンなどのビンカアルカロイド、およびブレオマイシン、ドキソルビシン、ダウノルビシンなどの抗生物質、並びにそれらの誘導体が含まれる。毒素の中には、リシン、アブリン、ジフテリア毒素、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)外毒素A、リボソーム不活性化タンパク質、トリコセセンなどのマイコトキシン、並びにそれらの誘導体および断片(例えば一本鎖)がある。診断使用に適した放射性核種には、限定されるわけではないが、123I、131I、99mTc、111In、および76Brがある。治療使用に適した放射性核種には、限定されるわけではないが、131I、211At、77Br、186Re、188Re、212Pb、212Bi、109Pd、64Cu、および67Cuがある。
【0053】
こうした剤は、いかなる適切な慣用法により、セマフォリン受容体に結合させてもよい。VESPRはタンパク質であり、例えば、望ましい剤の官能基と反応し、共有結合を形成することが可能である、アミノ酸側鎖上の官能基を含む。あるいは、タンパク質または剤を誘導体化し、望ましい反応性官能基を生成し、または結合してもよい。誘導体化には、多様な分子をタンパク質に結合させるのに入手可能である、二官能性カップリング試薬(Pierce Chemical Company、イリノイ州ロックフォード)の1つの結合を伴ってもよい。タンパク質を放射標識するためのいくつかの技術が知られる。放射性核種金属を、例えば適切な二官能性キレート剤を用いることにより、受容体に結合させてもよい。
【0054】
VESPRおよび適切な診断または治療剤を含む(好ましくは共有結合している)結合体をこのように調製する。該結合体を投与し、またはそうでなければ特定の適用に適した量で使用してもよい。
【0055】
本発明のVESPRの別の使用は、受容体が、セマフォリンと共同で、免疫制御およびウイルス感染に果たす可能性がある役割を研究するための研究手段としてのものである。本発明のVESPRポリペプチドはまた、該ポリペプチドが結合するセマフォリンまたはVESPR、あるいはそれらの相互作用の検出のためのin vitroアッセイにも使用してもよい。
【0056】
実施例16に記載されるように、セマフォリンは本発明の膜結合受容体と相互作用し、樹状細胞からのIL−12産生においてインターフェロンおよび黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)(C型)(SAC)と相乗作用する。IL−12産生を誘導するためのVESPRおよびそのセマフォリンリガンドの使用は、ナチュラルキラー細胞およびT細胞産生を促進し、そしてサイトカイン産生(主にγ−インターフェロン)を誘導する。IL−12およびIL−12誘導γインターフェロン産生は、Th1細胞分化を支持し、そしてTh2細胞分化に関連するサイトカインの産生を下方制御する。IL−12は、炎症誘発性サイトカインおよび免疫調節因子の両方として作用することが知られる。したがって、可溶性VEPSRを用い、IL−12産生を拮抗し、そして生物のTh1細胞分化を下方制御してもよい。同様に、可溶性VESPRを用い、Th2細胞分化に関連するサイトカインの産生を促進し、こうして炎症誘発性活性を阻害してもよい。また、VESPRをそのセマフォリンリガンドと組み合わせて用い、細胞免疫が有効である病原体に対するワクチン投与と組み合わせ,IL−12産生を高めてもよい。この方式で亢進された量のIL−12は、ワクチン投与におけるアジュバントとして作用し、より持続するTh1型免疫学的記憶を誘導する。
【0057】
さらに、腫瘍を持つ動物に対するIL−12の投与は、腫瘍退化および腫瘍特異的免疫反応の確立を生じることが知られる。したがって、IL−12を亢進するまたは促進するために、VESPRに結合するセマフォリンリガンドを使用することは、侵略性微小転移巣腫瘍に対する治療的免疫反応を誘導することが可能である。
【0058】
さらに、実施例18に記載されるように、本発明の受容体は、そのセマフォリンリガンドに結合し、単球上のCD54発現を増加させる。この観察は、セマフォリン/セマフォリン受容体相互作用は、典型的には単球活性化に関与する炎症誘発性活性に寄与する細胞活性化を仲介することを示唆する。こうした活性には、食作用、飲作用、一酸化窒素産生およびサイトカイン産生の増加が含まれる。セマフォリンリガンドおよびその膜結合受容体の間の相互作用から生じる炎症誘発性活性に拮抗するまたは該活性を逆転させるため、治療的に有効な量の本発明の可溶性VESPRを含む薬剤組成物を、生物に非経口的に(parenterally)投与してもよい。可溶性VESPRはセマフォリンリガンドに結合し、したがってリガンドが膜結合受容体に結合し、そして炎症誘発性活性に寄与するのを妨げる。VESPRの治療的に有効な量は、炎症誘発性活性に拮抗するのに十分な量である。
【0059】
単球上のCD54の増加した発現にもかかわらず、微小生理機能測定装置(microphysiometer)データにより、VESPRを通じた細胞情報伝達は、古典的な免疫学的な意味で、細胞を活性化しないことが示される。より詳細には、微小生理機能測定装置データにより、VESPRがそのリガンドに結合する際、培地のpH変化の速度の減少が生じることが示唆される。これは細胞活性化中に起こることと反対である。こうした減少は、細胞内でプロテインキナーゼを阻害する薬剤、または細胞を代謝的に麻痺させることが可能なウイルス感染で経験される。VESPRを通じて搬送される抑制性シグナルは、VESPRの可溶性型の投与により、拮抗させることが可能である。こうした可溶性型は、VESPR結合パートナーに効果的に結合し、そして抑制性情報伝達に拮抗し、したがって細胞の不活性化状態を妨げる。あるいは、そして本発明にしたがい、情報伝達する抗VESPR抗体を治療剤として用い、炎症がT細胞に対する自己抗原の提示の結果である自己免疫疾患を治療してもよい。より詳細には、こうした抗VESPR抗体は、抗原提示細胞により取り込まれるように標的化し、そしてプロテインキナーゼ阻害剤と同様、抗原提示細胞を不活性化してもよい。炎症に責任を負う抗原提示細胞の抗原提示が劣ってくるため、自己免疫が治る。
【0060】
セマフォリンリガンドがVESPRに結合し、GM−CSFおよびIL−4と培養している樹状細胞上の、MHCクラスII分子および共刺激性分子であるCD86の発現を下方制御すること(実施例17)により、セマフォリンリガンドおよび本発明の受容体の間の相互作用は、成熟樹状細胞の免疫抑制に関与することが示唆される。セマフォリンリガンドおよびその膜結合受容体の間の相互作用から生じる免疫抑制活性に拮抗するまたは該活性を逆転させるため、本発明の可溶性VESPRの治療的に有効な量を含む薬剤組成物を、生物に非経口的に投与してもよい。可溶性VESPRは、セマフォリンリガンドに結合し、したがってリガンドが膜結合受容体と結合し、そして免疫抑制活性に寄与するのを妨げる。あるいは、慢性炎症の影響で損傷を受ける患者または生物に、適切なセマフォリンリガンドを投与することは、分化マクロファージの炎症誘発性活性を抑制するのに寄与するであろう。
【0061】
データにより、VESPRリガンドがT細胞上に見られ,そしてVESPRがリンパ節のT細胞地帯からの樹状細胞の移動に関与することが示される。さらに、データにより、VESPRは、病原体が除去されると直ちにT細胞免疫反応を遮断するのに関与することが示唆される。
【0062】
本発明のVESPRポリペプチドを、薬学的に有用な組成物を調製するのに用いられる既知の方法にしたがい処方してもよい。VESPRは、単一の活性成分として、または他の既知の活性成分と共に、薬学的に適切な希釈剤(例えば、Tris−HCl、酢酸、リン酸)、保存剤(例えば、チメロサル、ベンジルアルコール、パラベン類)、乳化剤、可溶化剤、アジュバントおよび/またはキャリアーと混合して組み合わせてもよい。適切なキャリアーおよびそれらの処方は、Remington’s Pharmaceutical Sciences, 第16版, 1980, Mack Publishing Co.に記載されている。さらに、こうした組成物は、ポリエチレングリコール(PEG)、金属イオンと複合体化している、またはポリ酢酸、ポリグリコール酸、ヒドロゲルなどのポリマー化合物に取り込まれている、またはリポソーム、微小乳剤、ミセル、単層もしくは多層小胞、赤血球ゴーストもしくはスフェロブラストに取り込まれているVESPRポリペプチドを含んでもよい。こうした組成物は、VESPRの物理的状態、可溶性、安定性、in vivo放出速度、およびin vivoクリアランス速度に影響するであろう。VESPRポリペプチドはまた、組織特異的受容体、リガンドまたは抗原に対する抗体に結合していてもよいし、または組織特異的受容体のリガンドにカップリングしていてもよい。
【0063】
VESPRポリペプチドは、局所、非経口、または吸入によるなどで、投与してもよい。「非経口」という用語には、皮下注射、静脈内、筋内、槽内注射、または注入技術が含まれる。これらの組成物は、典型的には、VESPRの有効量を、単独でまたは他のいかなる活性成分であってもよいものの有効量と組み合わせ、含むであろう。組成物に含まれるこうした投薬量および望ましい薬剤濃度は、意図される使用、患者の体重および年齢、並びに投与経路を含む、多くの要因に依存し変化する可能性がある。予備的用量は動物試験にしたがい決定してもよく、そしてヒト投与のための投薬量の見積もりを、当業に認められる実施にしたがい、行ってもよい。
【0064】
VESPRポリペプチドは、共有結合もしくは非共有結合している二量体または三量体などの、オリゴマーとして存在してもよい。オリゴマーは、異なるVESPR分子上のシステイン残基間に形成されるジスルフィド結合により連結されていてもよい。本発明の1つの態様において、VESPR二量体は、VESPRを抗体(例えばIgG1)のFc領域に、VESPRのセマフォリンリガンド結合ドメインへの結合に干渉しない方式で、融合させることにより、生成される。Fcポリペプチドは、好ましくは、可溶性VESPR(リガンド結合部分のみを含む)のC末端に融合される。抗体由来ポリペプチドの多様な部分(Fcドメインを含む)に融合している異種性ポリペプチドを含む融合タンパク質の一般的な調製は、例えば、本明細書に援用される、Ashkenaziら(PNAS USA 88:10535, 1991)およびByrnら(Nature 344:677, 1990)に記載されている。VESPR:Fc融合タンパク質をコードする遺伝子融合体を適切な発現ベクターに挿入する。VESPR:Fc融合タンパク質を、抗体分子によく似た形で集合するのを可能にし、その結果、鎖間ジスルフィド結合がFcポリペプチド間に形成され、二価物を生じる。融合タンパク質が抗体の重鎖および軽鎖両方で作成されている場合、4つものVESPR細胞外領域を含むVESPRオリゴマーを形成することが可能である。あるいは、2つの可溶性VESPRドメインをペプチドリンカーで連結してもよい。
【0065】
VESPRポリペプチドの発現に適した宿主細胞には、原核、酵母またはより高次の真核細胞が含まれる。細菌、真菌、酵母、および哺乳動物細胞宿主での使用に適したクローニング用および発現用ベクターは、例えば、Pouwelsら, Cloning Vectors: A Laboratory Manual, ニューヨーク州エルセビア(1985)に記載されている。細胞不含翻訳系もまた、本明細書に開示されるDNA構築物由来のRNAを用い、VESPRポリペプチドを産生するのに使用してもよい。
【0066】
原核生物には、グラム陰性またはグラム陽性生物、例えば、大腸菌またはバチルス属(Bacillus)が含まれる。形質転換に適した原核宿主細胞には、例えば、大腸菌、枯草菌(Bacillus subtilis)、ネズミチフス菌(Salmonella typhimurium)、並びにシュードモナス属(Pseudomonas)、ストレプトミセス属(Streptomyces)、およびブドウ球菌属(Staphylococcus)内の多様な他の種が含まれる。大腸菌などの原核宿主細胞において、組換えポリペプチドの該原核宿主細胞における発現を容易にするため、VESPRポリペプチドがN末端メチオニン残基を含んでもよい。N末端メチオニンは、発現された組換えVESPRポリペプチドから切断されてもよい。
【0067】
VESPRポリペプチドは、好ましくはサッカロミセス属(例えば、S.セレビシエ(S. cerevisiae))由来の、酵母宿主細胞において発現されてもよい。酵母の他の属、例えばピキア属(Pichia)、K.ラクティス(K. lactis)またはクロイベロミセス属(Kluyveromyces)もまた使用してもよい。酵母ベクターは、しばしば、2μ酵母プラスミド由来の複製起点配列、自律複製配列(ARS)、プロモーター領域、ポリアデニル化のための配列、転写終結のための配列、および選択可能マーカー遺伝子を含むであろう。酵母ベクターに適したプロモーター配列には、とりわけ、メタロチオネイン、3−ホスホグリセリン酸キナーゼ(Hitzemanら, J. Biol. Chem. 255:2073, 1980)あるいは、エノラーゼ、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、ヘキソキナーゼ、ピルビン酸デカルボキシラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、グルコース−6−リン酸イソメラーゼ、3−ホスホグリセリン酸ムターゼ、ピルビン酸キナーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、ホスホグルコースイソメラーゼ、およびグルコキナーゼなどの他の解糖酵素(Hessら, J. Adv. Enzyme Reg. 7:149, 1968;およびHollandら, Biochem. 17:4900, 1978)のプロモーターが含まれる。酵母発現に用いるのに適した他のベクターおよびプロモーターはHitzeman, EPA−73,657またはFleerら, Gene, 107:285−195(1991);およびvan den Bergら, Bio/Technology, 8:135−139(1990)にさらに記載されている。他の代替物は、Russellら(J. Biol. Chem. 258:2674, 1982)およびBeierら(Nature 300:724, 1982)に記載されるグルコース抑制可能ADH2プロモーターである。酵母および大腸菌両方において複製可能なシャトルベクターは、大腸菌での選択および複製のため、pBR322由来のDNA配列(Amp遺伝子および複製起点)を上述の酵母ベクターに挿入することにより、構築してもよい。
【0068】
酵母α−因子リーダー配列を使用し、VESPRポリペプチドを直接分泌させてもよい。α−因子リーダー配列は、しばしば、プロモーター配列および構造遺伝子配列の間に挿入される。例えば、Kurjanら, Cell 30:933, 1982;Bitterら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:5330, 1984;米国特許第4,546,082号;およびEP 324,274を参照されたい。酵母宿主からの組換えポリペプチドの分泌を容易にするのに適した他のリーダー配列が当業者に知られる。リーダー配列を、その3’端近傍に、1つまたはそれ以上の制限部位を含むよう修飾してもよい。これは、リーダー配列の構造遺伝子への融合を容易にするであろう。
【0069】
酵母形質転換プロトコルが当業者に知られる。こうしたプロトコルの1つがHinnenら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75:1929, 1978に記載されている。Hinnenらのプロトコルは、Trp形質転換体を選択培地中で選択し、ここで該選択培地は0.67%酵母窒素基剤、0.5%カザミノ酸,2%グルコース,10μg/mlアデニンおよび20μg/mlウラシルからなる。
【0070】
ADH2プロモーター配列を含むベクターにより形質転換されている酵母宿主細胞は、発現を誘導するため「リッチ」培地中で増殖させてもよい。リッチ培地の例は、80μg/mlアデニンおよび80μg/mlウラシルを補った、1%酵母エキス、2%ペプトン、および1%グルコースからなるものである。ADH2プロモーターの抑制解除は、培地からグルコースが枯渇したとき起こる。
【0071】
哺乳動物または昆虫宿主細胞培養系もまた、組換えVESPRポリペプチドを発現するのに使用してもよい。昆虫細胞において異種性タンパク質を産生するためのバキュロウイルス系がLuckowおよびSummers, Bio/Technology 6:47 (1988)に概説されている。哺乳動物起源の樹立細胞株もまた、使用してもよい。適切な哺乳動物宿主細胞株の例には、サル腎臓細胞のCOS−7株(ATCC CRL 1651)(Gluzmanら, Cell 23:175, 1981)、L細胞、C127細胞、3T3細胞(ATCC CCL 163)、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、HeLa細胞、およびBHK(ATCC CRL 10)細胞株、およびMcMahanら(EMBO J. 10:2821, 1991)に記載されるようなアフリカミドリザル(African green monkey)腎臓細胞株CVI(ATCC CCL 70)由来のCV−1/EBNA−1細胞株が含まれる。
【0072】
哺乳動物宿主細胞発現ベクターのための転写および翻訳調節配列を、ウイルスゲノムより切り出してもよい。通常用いられるプロモーター配列およびエンハンサー配列は、ポリオーマウイルス、アデノウイルス2、シミアンウイルス40(SV40)、およびヒト・サイトメガロウイルス由来である。SV40ウイルスゲノム由来のDNA配列、例えばSV40起点、初期および後期プロモーター、エンハンサー、スプライシング、およびポリアデニル化部位を用い、哺乳動物宿主細胞における構造遺伝子配列の発現のための他の遺伝要素を提供してもよい。ウイルス初期および後期プロモーターは、どちらもウイルス複製起点をも含む可能性がある断片として容易にウイルスゲノムから得られるため、特に有用である(Fiersら, Nature 273:113, 1978)。SV40ウイルス複製起点部位に位置するHind III部位からBgl I部位に渡るおよそ250bpの配列が含まれていれば、より小さいまたはより大きいSV40断片もまた用いてもよい。
【0073】
哺乳動物宿主細胞において用いるのに典型的な発現ベクターを、OkayamaおよびBerg(Mol. Cell. Biol. 3:280, 1983)に開示されるように構築してもよい。C127ネズミ乳腺上皮細胞における哺乳動物cDNAの安定した高レベル発現に有用な系を、実質的にCosmanら(Mol. Immunol. 23:935, 1986)に記載されるように構築してもよい。Cosmanら, Nature 312:768, 1984に記載される有用な高発現ベクター、PMLSV N1/N4はATCC 39890として寄託されている。さらなる有用な哺乳動物発現ベクターは、本明細書に援用される、EP−A−0367566、および1991年5月16日に提出された米国特許出願第07/701,415号に記載されている。ベクターはレトロウイルス由来であってもよい。天然シグナル配列の代わりに、そしてイニシエーターメチオニンに加え、異種性シグナル配列、例えば、米国特許第4,965,195号に記載されるIL−7のシグナル配列;Cosmanら, Nature 312:768(1984)に記載されるIL−2受容体のシグナル配列;EP 367,566に記載されるIL−4シグナルペプチド;米国特許第4,968,607号に記載されるI型IL−1受容体シグナルペプチド;およびEP 460,846に記載されるII型IL−1受容体シグナルペプチドを添加してもよい。
【0074】
本発明にしたがった、単離され、精製されているまたは均質なタンパク質としてのVESPRポリペプチドは、上述のように組換え発現系により産生してもよいし、または天然発生細胞から精製してもよい。VESPRは、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)による解析に際し、単一のタンパク質バンドにより示されるように、実質的に均質に精製することが可能である。
【0075】
VESPRを産生するための1つの方法は、VESPRポリペプチドをコードするDNA配列を含む発現ベクターで形質転換されている宿主細胞を、VESPRポリペプチドの発現を促進するのに十分な条件下で培養することを含む。該受容体をその後、使用される発現系に応じ、培地または細胞抽出物から回収する。当業者に知られるように、組換えタンパク質を精製するための方法は、使用される宿主細胞および組換えタンパク質が培地に分泌されるかどうかなどの要因にしたがい、変化するであろう。
【0076】
例えば、組換えタンパク質を分泌する発現系を使用する場合、培地をまず、商業的に入手可能なタンパク質濃縮フィルター、例えば、AmiconまたはMillipore Pellicon限外濾過装置を用い、濃縮してもよい。濃縮段階に続き、濃縮物をゲル濾過媒体などの精製マトリックスに適用してもよい。あるいは、陰イオン交換樹脂、例えばジエチルアミノエチル(DEAE)側鎖を有するマトリックスまたは支持体を使用してもよい。マトリックスは、アクリルアミド、アガロース、デキストラン、セルロースまたはタンパク質精製に通常使用される他の種類であってもよい。あるいは、陽イオン交換段階を使用してもよい。適切な陽イオン交換体には、スルホプロピルまたはカルボキシメチル基を含む多様な不溶性マトリックスが含まれる。スルホプロピル基が好ましい。最後に、疎水性逆相高性能液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)媒体(例えば、側鎖メチルまたは他の脂肪族基を有するシリカゲル)を使用する1つまたはそれ以上の逆相高性能液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)段階を使用し、VESPRポリペプチドをさらに精製してもよい。前記の精製段階のいくつかまたはすべてを多様な組み合わせで用いる方法が周知であり、そして実質的に均質な組換えタンパク質を提供するのに使用されうる。
【0077】
発現されたVESPRポリペプチドをアフィニティー精製するのに、VESPRに結合するセマフォリンの受容体結合ドメインを含むアフィニティーカラムを利用することが可能である。VESPRポリペプチドは、慣用的技術を用いて、例えば、高塩溶出緩衝液中、そしてその後、使用のためより低塩緩衝液中に透析することによって、あるいは利用されたアフィニティーマトリックスに応じて、pHまたは他の構成要素を変化させることによって、アフィニティーカラムから除去してもよい。あるいは、アフィニティーカラムはVESPRに結合する抗体を含んでもよい。実施例20は、本発明のVESPRを、VESPRに対して向けられるモノクローナル抗体を生成するのに使用するための方法を記載する。
【0078】
細菌培養において産生される組換えタンパク質を、最初に宿主細胞を破壊し、遠心分離し、不溶性ポリペプチドであれば細胞沈澱から、または可溶性ポリペプチドであれば上清流体から抽出し、その後1つまたはそれ以上の濃縮、塩析、イオン交換、アフィニティー精製またはサイズ排除クロマトグラフィー段階を行うことにより単離してもよい。最後に、最終精製段階に、RP−HPLCを使用してもよい。微生物細胞を、凍結融解サイクル、超音波、機械的破壊、または細胞溶解剤の使用を含む、いかなる簡便な方法により破壊してもよい。
【0079】
形質転換酵母宿主細胞は、好ましくは、精製を単純にするため、分泌ポリペプチドとしてVESPRを発現するよう使用される。酵母宿主細胞発酵から分泌される組換えポリペプチドは、Urdalら(J. Chromatog. 296:171, 1984)に開示されるものと類似の方法により精製してもよい。Urdalらは、分離用HPLCカラム上での組換えヒトIL−2精製のための、2つの連続する逆相HPLC段階を記載する。
【0080】
VESPR核酸の有用な断片には、標的VESPR mRNA(センス)またはVESPR DNA(アンチセンス)配列に結合することが可能な一本鎖核酸配列(RNAまたはDNA)を含む、アンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドが含まれる。アンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドは、本発明にしたがい、VESPR cDNAのコード領域の断片を含む。こうした断片は一般的に、少なくとも約14ヌクレオチド、好ましくは約14ないし約30ヌクレオチドを含む。既定のタンパク質をコードするcDNA配列に基づき、アンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドを得る能力は、例えば、SteinおよびCohen(Cancer Res. 48:2659, 1988)およびvan der Krolら(BioTechniques 6:958, 1988)に記載されている。
【0081】
アンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドの標的核酸配列への結合は、二重鎖の亢進した分解、転写または翻訳の未成熟な終結、または他の手段によるものを含む、いくつかの手段の1つにより、標的配列の転写または翻訳を遮断する二重鎖の形成を生じる。このように、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用い、VESPRタンパク質の発現を遮断してもよい。アンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドはさらに、修飾糖−ホスホジエステル骨格(または、WO 91/06629に記載されるものなど、他の糖結合)を有するオリゴヌクレオチドを含み、そしてこのような糖結合は内因性ヌクレアーゼに耐性である。こうした耐性糖結合を持つオリゴヌクレオチドは、in vivoで安定である(すなわち酵素分解に抵抗することが可能である)が、標的ヌクレオチド配列に結合することが可能な配列特異性を保持する。センスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドの他の例には、WO 90/10448に記載されるものなどの有機部分、およびポリ(L−リジン)などの標的核酸配列に対するオリゴヌクレオチドの親和性を増加させる他の部分に共有結合するオリゴヌクレオチドが含まれる。さらに、エリプチシンなどの挿入剤、およびアルキル化剤または金属錯体がセンスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドに結合し、標的ヌクレオチド配列へのアンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドの結合特異性を修飾してもよい。
【0082】
アンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドは、例えば、CaPO仲介DNAトランスフェクション、エレクトロポレーションを含む、いかなる遺伝子トランスファー法により、またはエプスタイン・バーウイルスなどの遺伝子トランスファーベクターを用いることにより、標的核酸配列を含む細胞に導入されてもよい。好ましくは、アンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドは、適切なレトロウイルスベクターに該アンチセンスまたはセンスオリゴヌクレオチドを挿入し、その後、細胞をin vivoまたはex vivoで該挿入配列を含む該レトロウイルスベクターと接触させることにより、標的核酸配列を含む細胞に導入される。適切なレトロウイルスベクターには、限定されるわけではないが、ネズミレトロウイルスM−MuLV、N2(M−MuLV由来のレトロウイルス)由来のもの、またはDCT5A、DCT5BおよびDCT5Cと称される二重コピーベクター(PCT出願US 90/02656を参照されたい)が含まれる。
【0083】
センスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、WO 91/04753に記載されるように、リガンド結合分子との結合体の形成により、標的ヌクレオチド配列を含む細胞に導入されてもよい。適切なリガンド結合分子には、限定されるわけではないが、細胞表面受容体、増殖因子、他のサイトカイン、または細胞表面受容体に結合する他のリガンドが含まれる。好ましくは、リガンド結合分子の結合体化は、実質的にリガンド結合分子がその対応する分子または受容体に結合する能力に干渉せず、あるいはセンスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドまたはその結合体型が細胞内に入るのを遮断しない。
【0084】
あるいは、センスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドは、WO 90/10448に記載されるように、オリゴヌクレオチド−脂質複合体の形成により、標的核酸配列を含む細胞に導入されてもよい。センスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチド−脂質複合体は、好ましくは、内因性リパーゼにより、細胞内で分離される。
【0085】
上記に加え、以下の例は、特定の態様を例示するため提供され、そして本発明の範囲を限定するためではない。
【0086】
【実施例】
実施例1
エクトロメリアセマフォリン/Fc融合タンパク質の調製
以下は、エクトロメリアセマフォリンA39R/免疫グロブリン融合タンパク質(A39R/Fc)の調製を記載する。該方法は、融合タンパク質をコードするDNA構築物を調製し、該DNA構築物で細胞株をトランスフェクションし、そしてトランスフェクションされた細胞から上清を採取することを含んだ。A39R/Fc融合タンパク質は、VESPR結合特性を研究し、そしてVESPRを単離するため、実施例3、4、5および6に記載されるように用いた。
【0087】
A39RセマフォリンをコードするDNAを、PCR技術、および配列がワクシニアウイルスのコペンハーゲン株中の公表されているA39R配列に基づく合成オリゴヌクレオチドプライマーを用い、エクトロメリアウイルスゲノムDNAから単離し、そして増幅した。コペンハーゲン株A39R DNA配列は、Goebel, S.J.ら, Virology 179:247, 1990に記載されている。単離エクトロメリアA39R DNAは配列番号7に提示され、そして該DNAがコードするタンパク質は、配列番号8に提示される。上流オリゴヌクレオチドプライマーにより、A39Rポリペプチドのアミノ酸15の上流にSpe1部位を導入した。下流オリゴヌクレオチドプライマーにより、エクトロメリアA39Rの終止コドンの下流、アミノ酸399の後にNot1部位を導入した。プライマー配列は以下の通りであった:
上流Spe1プライマー:
【0088】
【化1】

Figure 0003621883
下流Not1プライマー:
【0089】
【化2】
Figure 0003621883
Baumら, Cir. Sh. 44:30(1994)に記載されるような、免疫グロブリンの突然変異タンパク質(mutein)ヒトFc領域を含むBgl IIからNsl Iの制限断片を、ネズミIL−7シグナルペプチドおよび米国特許第5,011,912号に記載されるようなFLAGTMオクタペプチドを含む発現ベクター(pDC304)内に連結した。その後、エクトロメリアA39Rのアミノ酸15−399をコードするPCR増幅DNAを、突然変異タンパク質ヒトFc領域、ネズミIL−7シグナルペプチドおよびFLAGTMペプチドを含む発現ベクター内に二方向連結で連結した。生じたDNA構築物をサル腎臓細胞株CV−1/EBNAに(psv3neoの共トランスフェクションと共に)トランスフェクションした。0.5%低免疫グロブリンウシ血清を含む培地で7日間培養した後、0.2%アジ化物溶液を上清に添加し、そして0.22μmフィルターを通し上清を濾過した。その後、およそ1lの培養上清を、10 ml/分で、4.6 x 100 mmプロテインAカラム(PerSeptive BiosystemsのPOROS 20A)を用い、BioCad プロテインA HPLCタンパク質精製系を通過させた。プロテインAカラムは、上清中の融合タンパク質のFc部分に結合し、融合タンパク質を固定し、そして上清中の他の構成要素がカラムを通過するのを可能にする。カラムを30 mlのPBS溶液で洗浄し、そして結合している融合タンパク質をpH 3.0に調整したクエン酸でHPLCカラムから溶出させた。溶出した精製融合タンパク質は、溶出の際、pH 7.4の1M HEPES溶液を用い、中和した。
実施例2
エクトロメリアセマフォリン/ポリHis融合タンパク質の調製
以下は、エクトロメリアA39R/ポリHis融合タンパク質(A39R/ポリHis)の調製を記載する。該方法は、融合タンパク質をコードするDNA構築物を調製し、該DNA構築物で細胞株をトランスフェクションし、そしてトランスフェクションされた細胞から上清を採取することを含んだ。
【0090】
エクトロメリアA39R(A39R ORF、配列番号8のアミノ酸1−399)をコードするDNAを、PCR技術および合成オリゴヌクレオチドプライマーを用い、エクトロメリアウイルスゲノムDNAから単離し、そして増幅した。該プライマーは、5’端にNot 1部位および3’端に精製過程に用いるモチーフGly−Ser−6xHisを添加した。該プライマーは、Gly−Ser−6xHisモチーフの後に、インフレーム終止コドンおよびBgl 2部位を添加した。PCR産物を切断し、pDC409発現ベクター(McMahonら, EMBO J. 10:2821, 1991)にクローンした。
【0091】
生じたDNA構築物を、サル細胞株COS−1(ATCC CRL−1650)に一過性にトランスフェクションした。0.5%低免疫グロブリンウシ血清を含む培地で7日間培養した後、細胞上清を採取し、そして0.2%アジ化ナトリウム溶液を上清に添加した。0.22μmフィルターを通し上清を濾過し、調製スケール濃縮装置(Millipore;マサチューセッツ州ベッドフォード)で10倍に濃縮し、そして、ニッケルNTAスーパーフローセルフパック樹脂カラム(Qiagen、カリフォルニア州サンタクラリタ)を備えたBioCad HPLCタンパク質精製上で精製した。上清がカラムを通過した後、カラムを緩衝液A(20 mM NaPO、pH 7.4;300 mM NaCl;50 mM イミダゾール)で洗浄した。その後、勾配溶出技術を用い、結合しているタンパク質をカラムから溶出させた。タンパク質を含む分画を集め、4−20% SDS−PAGE還元ゲル上で解析した。A39R/ポリHis融合タンパク質を含むピークをプールし、2倍に濃縮し、そしてその後PBS中で透析した。生じたA39R/ポリHis融合タンパク質をその後、0.22μm無菌フィルターを通し濾過した。
実施例3
A39Rに対する結合に関する細胞株のスクリーニング
実施例1に記載されるように調製されたA39R/Fc融合タンパク質を用い、標準的フローサイトメトリー方法論にしたがい、定量的結合研究を用い、結合に関し細胞株をスクリーニングした。スクリーニングされる各細胞株に関し、該方法は、およそ100,000の細胞をインキュベーションし、PBS中の2% FCS(ウシ胎児血清)、5%正常ヤギ血清および5%ウサギ血清で1時間ブロッキングすることを含んだ。その後、ブロッキングされた細胞をA39R/Fc融合タンパク質5μg/mlと、PBS中の2% FCS、5%ヤギ血清および5%ウサギ血清中でインキュベーションした。インキュベーション後、試料をFACS緩衝液(PBS中の2% FCS)で2回洗浄し、そしてその後、マウス抗ヒトFc/ビオチン(Jackson Researchより購入)およびSAPE(Molecular Probesから購入したストレプトアビジン−フィコエリトリン)で処理した。この処理は、抗ヒトFc/ビオチンをすべての結合しているA39R/Fcに結合させ、そしてSAPEを抗ヒトFc/ビオチンに結合させ、細胞に結合しているA39R/Fc上に蛍光同定標識を生じさせる。蛍光検出フローサイトメトリーを用い、すべての結合しているタンパク質に関し細胞を解析した。結果により、A39Rセマフォリンは、ヒトNK細胞、ネズミ脾臓B細胞、ヒトPB T細胞、ヒトT、B、赤芽球、リンパ芽球および骨髄前駆細胞、繊維芽細胞および上皮細胞系譜によく結合することが示された。表1は、フローサイトメトリー研究の結果を列挙する。「+」は細胞表面およびA39Rの間に結合が検出されたことを示す。「−」は細胞表面およびA39Rの間に結合が検出されなかったことを示す。
【0092】
【表1】
Figure 0003621883
【0093】
実施例4
推定上のセマフォリン受容体の同定
A39Rに対する結合に関し陽性に試験されたCB23細胞(ヒト臍帯血B細胞株)およびヒトPB T細胞を、推定上の受容体の発現に関し、そしていくらかの受容体が膜結合分子、可溶性分子または両方として発現しているか決定するため、試験した。概して、該解析は、CB23およびヒトPB T細胞表面を放射標識し、採取し、そして細胞上清および溶解物をA39R/Fc融合タンパク質で処理し、すべての推定上の受容体を沈澱させ、そしてその後、電気泳動ゲル上で免疫沈降物を視覚化することを含んだ。
【0094】
特に、該方法は、Benjaminら, Blood 75:2017−2023(1990)に記載されるように、まず、[125I]で、およそ1 x 10のCB23またはPB T細胞を放射標識することを含んだ。培養細胞上清を採取し、そして14,000 rpm、30分間の遠心分離により、清澄にした。細胞溶解物は、プロテアーゼ阻害剤、フェニルメチルスルホニルフロリド、ペプスタチン−A、およびロイペプチンを含む1% Triton−X 100を含む1 mlのリン酸緩衝生理食塩水中で、細胞を氷上で30分間インキュベーションすることにより生成した。溶解物を14,000 rpm、30分間の遠心分離により清澄にした。溶解物および/または上清に存在するすべての受容体を沈澱させるため,細胞上清または溶解物200μlを実施例1に記載されるように調製したA39R/Fc融合タンパク質2μgとインキュベーションした。インキュベーションは4℃で穏やかに揺らしながら1時間行った。同様にFcタンパク質コントロール試料を調製し、そしてインキュベーションした。インキュベーション後、プロテインAセファロースビーズ(#17−0780−01、Pharmacia Biotech Inc.、ニュージャージー州ピスカタウェイ)を溶解物および上清に添加し、そして混合物を4℃で穏やかに揺らしながら1時間インキュベーションした。PBS 1% Triton−X 100溶液で、ビーズをよく洗浄した。結合しているタンパク質を溶出させ、そしてSDS PAGEにより解析した。タンパク質バンドをオートラジオグラフィーで視覚化し、そして単一のおよそ200 kDaのバンドが、A39R/Fcに結合するが、コントロールFcタンパク質には結合しないことを見出した。セマフォリン受容体は細胞溶解物および細胞上清に存在し、膜結合タンパク質としての、そして分泌される可溶性タンパク質としてのその発現が確認された。
実施例5
セマフォリン受容体の単離および配列決定
実施例1に記載されるように調製されたA39R/Fc融合タンパク質を用い、ヒトセマフォリン受容体ポリペプチドを単離し、そして単離ポリペプチド精製のための方法を確認した。CB23細胞ペレットを、ホモジェナイズ緩衝液(10 mMリン酸、30 mM NaCl、pH 7.4)中にPMSF、ロイペプチン、アプロチニン、ペプスタチンAを各々1 mM、10μg/ml APMSF、および1 mM EDTAを含むプロテアーゼ阻害剤溶液に懸濁することにより、セマフォリン受容体を単離した。細胞をダウンス(dounce)ホモジェナイズし、そしてホモジェナイズ緩衝液中の41%ショ糖溶液に上層し、そして25,000 rpm、4℃で45分間、Beckman SW−28ローターで回転させ落とした。中間相を集め、そして冷たいホモジェナイズ緩衝液で希釈し、ダウンスし、そして回転させた。生じた透明な膜ペレットを−80℃で貯蔵した。
【0095】
充填細胞240 mlから調製した膜ペレットを、20 mM Tris、150 mM NaCl、上記に同定されるプロテアーゼ阻害剤、1% Triton X−100およびCaCl、MgCl、およびMcCl塩0.1 mMの水性溶液(緩衝液A)100 mlと合わせた。懸濁ペレットをダウンスし、そしてSW−28ローターで、25,000 rpm、4℃で30分間回転させた。上清を100 mlコムギ胚(wheat germ)凝集素カラムに入れ、そして10カラム体積の緩衝液Aを用い1 ml/分の速度で溶出させた。カラムに特異的に結合しているタンパク質をその後、0.2M N−アセチルグルコサミンを含む緩衝液Aで溶出させた。
【0096】
タンパク質に関し陽性に試験された分画をプールし、そしてA39R/Fc融合タンパク質100μgと4℃で1時間インキュベーションした。インキュベーションした混合物をセファロースカラムに通し、特異的に結合しない成分を除去し、そしてその後、プロテインA/セファロース固体支持体の0.5 mlカラムに通過させた。プロテインA/セファロース固体支持体を、1% Triton X−100を含むPBS 20カラム体積で洗浄し、その後、PBSで洗浄し、いかなる非結合成分も洗い落とした。その後、pH 3.0の50 mMクエン酸の0.35 ml分画で、段階的方式で、プロテインA/セファロースカラム上に保持されているタンパク質を溶出した。タンパク質に関し陽性に試験された分画を合わせ、そして10 kD MWCO Centricon濃縮装置を用い、50μlに濃縮した。生じた濃縮試料中のタンパク質を還元し、そしてその後、標準的DTTおよびヨード酢酸法を用い、アルキル化した。アルキル化タンパク質をその後、8%ゲル上で電気泳動した。ゲル上のタンパク質を、5%酢酸を含む50% MeOH中のクーマシーGで視覚化し、そしてその後、50% MeOH中で脱染した。
【0097】
タンパク質標準に比較することにより位置決定された、およそ200 kDバンドを、かみそりで切り出し、そして100 mM炭酸アンモニウム中で一晩洗浄した。ゲル切片を乾燥するまで高速蒸発させ、そして100 mM炭酸アンモニウム中のトリプシンの1:10溶液を乾燥スライドに添加した。スライドを37℃で16時間インキュベーションし、そしてその後切片中のタンパク質を、各抽出と共に30分間インキュベーションしながら、5%ギ酸を含む50%アセトニトリルで3回抽出した。
【0098】
トリプシン消化ペプチド断片を凍結乾燥し、0.1%トリフルオロ酢酸50μlに溶き、そしてC−18逆相パッキングを充填した500μ id(内径) x 25 cmキャピラリーカラム上でRP−HPLCにより分離した。HPLC液相は、5分後10%、105分後85%のアセトニトリル/水勾配であった。溶出タンパク質は215 nmで検出した。各タンパク質が溶出すると、別個の分画に集め、そして分画中のペプチドのN末端配列解析を、製造者の指示にしたがい、494 Procise配列決定装置上で行った。
【0099】
上述のように得られたRP−HPLC分画を、真空遠心機で乾燥し、0.5%酢酸を含む50%メタノール6μlに分画中のペプチドを溶解した。各ペプチド溶液2μlをナノスプレーチップ(Protein Analysis Company、デンマーク、オーゼンセ)に装填した。データは、ナノスプレー供給源を備えたFinnigan TSQ700 三重四重極質量分析計(カリフォルニア州サンホセ)で得た。質量スペクトルは、単位分解能で得た。直列質量分析には、第一の四重極を3−4Daの幅を通過するのに十分な分解能で作動させ、そして第三の四重極を単位分解能(unit resolution)で作動させた。衝突ガスは、4 mトールの圧で供給した。標準的エステル化法を用い、メチルエステル化を行った。
【0100】
トリプシン生成ペプチドの直列質量分析解析により、精製タンパク質の単離部分に関するアミノ酸配列情報が提供された。直列質量スペクトルデータを、部分的SEQUESTアルゴリズム検索ツール(Eng, J.K.ら, J Am Soc. Mass 1994)を用い、コンピューターが補助する非重複性タンパク質データベースおよびESTデータベースのスクリーニングで用いた。配列番号2のアミノ酸421−428に対応するペプチド照会(query)配列GluGluThrProValPheTyrLys、およびアミノ酸436−445に対応するAsnIleTyrIleTyrLeuThrAlaGlyLysは、EST第248534号(寄託番号N78220号)が、照会ペプチド配列に対し100%同一性を有する含有ペプチド配列を含むと同定した。アミノ酸388−401に対応するThrValLeuPheLeuGlyThrGlyAspGlyGlnLeuLeuLysは、EST第R08946号が、照会に対し100%同一性を含むと同定した。
【0101】
EST 248534の部分および精製タンパク質の3つのペプチド断片の間の100%同一性は、EST 248534内に含まれるcDNAは、精製タンパク質のコード領域に対するヌクレオチド配列の部分を代表することを、強く示唆した。セマフォリン受容体cDNAの供給源は、ファージライブラリースクリーニング法およびEST 248534に基づくPCRプライマーを用い、同定した。
【0102】
オリゴヌクレオチドプライマーは、以下のヌクレオチド配列を有した:
Figure 0003621883
ヒト組織cDNAファージライブラリーの一団をPCR反応のテンプレートとして用い、PCR単離および増幅方法論を実行した。PCR反応混合物は、最終反応体積30μl中に、ファージライブラリーストック1μl、0.3μMの最終濃度のPCRオリゴヌクレオチドプライマー、1 x PC2緩衝液(Ab Peptides, Inc.、ミズーリ州セントルイス)、dATP、dCTP、dGTP、dTTP(Pharmacia Biotech)各0.2 mM、16:1混合Klen−Taq/Ventポリメラーゼ(Klen−Taqポリメラーゼ、Ab Peptides, Inc.およびVentポリメラーゼ、New England Biolabs、マサチューセッツ州ビバリー)0.2μlを含んだ。PCR反応サイクルは、Stratagene、カリフォルニア州ラホヤのRobocycler 96を用い、98℃5分間での1サイクル;98℃45秒間での30サイクル;68℃45秒間での30サイクル;72℃45秒間での30サイクル;および72℃5分間での1サイクルを含んだ。いくつかのライブラリー中のcDNAが、電気泳動PCR産物中の適切なサイズのDNAバンドの出現に基づき、精製VESPRタンパク質をコードするDNAを含むとして、陽性に同定された。
【0103】
ファージライブラリーの2つ、ヒト包皮繊維芽細胞およびヒト真皮繊維芽細胞を、さらなる解析のため選択した。ライブラリーを確立された方法にしたがって蒔き、そしてEST 248534をテンプレートとして用いたPCR増幅産物由来の放射標識ランダムプライマープローブで探査した(probed)。増幅産物を得るために用いたPCR条件は、上述の通りであり、そしてプローブはStratagene、カリフォルニア州ラホヤのPrime−IT IIランダムプライマー標識キットを用い、生成した。およそ1 x 10 cpm/mlの精製プローブを用い、ナイロン膜フィルター上のヒト包皮ファージライブラリーを、10 x デンハルト(Denhardts)溶液、pH 7.5の50 mM Tris、0.9M NaCl、0.01%ピロリン酸ナトリウム、1%ドデシル硫酸ナトリウム、および200μg/mlの変性断片化サケ精子DNAのハイブリダイゼーション緩衝液中で、63℃で一晩探査した。探査後、探査した膜を、63℃で、一度、6 x SSC、0.1% SDSで20分間、一度、2 x SSC、0.1% SDSで20分間、一度、1 x SSC、0.1% SDSで20分間、そして一度、0.1 x SSC、0.1% SDSで20分間、洗浄した。探査しそして洗浄したフィルターをX−omat AR X線フィルム(Eastman−Kodak Corp.)に一晩曝露した。4つのオーバーラップしているcDNAを同定した。オーバーラップしているDNAを、配列決定されたトリプシン消化生成タンパク質断片と共に用い、配列番号1に示されるようなVESPRのコード配列および配列番号2に提示されるアミノ酸配列を完了し、そして確認した。
実施例6
A39Rセマフォリンに対するモノクローナル抗体
本実施例は、A39Rセマフォリンに対する抗体を調製するための方法を例示する。精製A39R/Fcを上の実施例1に記載されるように調製した。精製タンパク質を用い、米国特許第4,411,993号に記載されるようにA39Rセマフォリンに対する抗体を生成した。簡潔には、マウスをA39R/Fcで10μgで、0、2および6週に免疫した。初回免疫は、Vaxcell, Inc.のTITERMAXアジュバントと共に調製し、そして続く免疫は、不完全フロイントアジュバント(IFA)と共に調製した。11週目に、PBS中のA39R/Fc 3−4μgでマウスをIV追加免疫した。IV追加免疫の3日後、脾臓細胞を採取し、そして50%水性PEG 1500溶液を用い、Ag8.653骨髄腫融合パートナーと融合させた。ハイブリドーマ上清を、A39R/Fcおよび不適切なFcタンパク質に対するドットブロットアッセイにより、A39R抗体に関しスクリーニングした。
実施例7
セマフォリン受容体を発現している組織に関するノーザンブロット解析
以下は、本発明のVESPRポリペプチドを発現する組織および細胞種を同定するため行われたノーザンブロット実験を記載する。該結果は、フローサイトメトリー解析およびA39R/Fc融合タンパク質を用いて得られた細胞結合結果を確認する。
【0104】
実施例5に記載されるように、ESTデータベース検索の結果、配列番号2のVESPRの部分的クローンと考えられるEST(EST 248534)が発見された。PCR技術およびEST 248534のヌクレオチド1−372に基づくオリゴヌクレオチドプライマーを用い、リボプローブテンプレートを生成した。EST 248534のヌクレオチド1−372を含む上流および下流プライマーは以下の配列を有した:
Figure 0003621883
下線部分は、T7部位である。
【0105】
2つのプライマーを用い、リボプローブの生成に用いるため、EST248534からPCR産物を単離し、そして増幅した。AmbionのMAXIscript SP6/T7キットを用い、3μlのRNAse不含水、2μlの10 x転写緩衝液、10 mM dATP/dCTP/dGTP各1μl、5μlの5’/3’ EST 248534 PCR産物、5μlのAmersham[α32P]UTP 10 mCi/ml、2μlのT7 RNAポリメラーゼを室温で合わせることにより、リボプローブを生成した。組み合わせたものを微量遠心分離し簡潔に回転させ、そして37℃で30分間インキュベーションした。その後、1μlのDNAseを混合物に添加し、そして37℃で15分間反応させた。反応産物をG−25パッキング(Boehringer)の2カラム体積に通過させた。リボプローブ1μlをシンチレーションカウンターで1分間カウントし、cpm/mlを測定した。
【0106】
多様な細胞株由来のポリアデニル化RNAを、1.2%アガロースホルムアルデヒドゲル上に分画し、そして該RNAをHybondナイロン膜(Amersham、イリノイ州アーリントンハイツ)上にブロットすることにより、ノーザンブロットを生成した。Maniatis(Molecular Cloning: a Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)に記載されるような標準的ノーザンブロット生成法を用いた。総RNA多数組織ノーザンブロットは、商業的に購入した(BioChain Institute, Inc.、カリフォルニア州サンレアンドロ、カタログ番号021001、021002、021003)。
【0107】
ノーザンブロットを、50%ホルムアミドハイブリダイゼーション溶液(30 mlの20 x SSC、2 mlの100 x デンハルト試薬、1 mlの10 mg/ml変性断片化サケ精子DNA、50 mlの100%ホルムアミドおよび20 mlの10% SDS)中でプレハイブリダイゼーションした。総RNAブロットは42℃で4時間プレハイブリダイゼーションし、そしてポリA+ RNAブロットは63℃で4時間プレハイブリダイゼーションした。リボプローブを、10 cpm/mlのカウントで、清浄なハイブリダイゼーション溶液(プレハイブリダイゼーション溶液と同じ)に添加した。プレハイブリダイゼーション溶液をブロットから除去し、そしてハイブリダイゼーション溶液およびリボプローブをブロットに添加した。ハイブリダイゼーションを一晩、穏やかに震蕩しながら進めた。総RNAブロットは63℃でハイブリダイズさせ、そしてポリA+ RNAブロットは63℃でハイブリダイズさせた。
【0108】
探査した総RNAブロットを、42℃で、一度、0.05% SDSを含む2 x SSCで30分間、そして55℃で、一度、0.05% SDSを含む2 x SSCで30分間;63℃で、二度、0.1% SDSを含む0.1 x SSCで30分間;三度、0.1% SDSを含む0.1 x SSCで30分間、洗浄し、そしてその後X線フィルムに曝露した。ポリA+ブロットを、63℃で、一度、0.05% SDSを含む2 x SSC溶液で30分間、そして一度、0.1% SDSを含む1 x SSCで30分間、洗浄し、そしてその後X線フィルムに曝露した。
【0109】
ノーザンブロットを探査した結果および陽性結合プローブに関する生じたX線フィルムの視覚化により、VESPRがフローサイトメトリー実験において陽性結合が示されたものと同一の細胞に発現されていることが確認される。ハイブリダイズしているRNAはMP−1、HFFおよびCB23細胞で検出された。陽性RNAを示した初代組織には、心臓、脳、肺、脾臓および胎盤が含まれた。RAJI細胞にはRNAは検出されなかった。
実施例8
AHVセマフォリンFc融合タンパク質の生成
以下は、AHVセマフォリン/免疫グロブリン融合タンパク質(AHVセマ/Fc)を調製することを記載する。該方法は、融合タンパク質をコードするDNA構築物を調製し、該DNA構築物で細胞株をトランスフェクションし、そしてトランスフェクションされた細胞から上清を採取することを含んだ。
【0110】
AHV−セマをコードするDNAは、Ensserら, J. Gen. Vir. 76:1063−1067, 1995に記載される。アルセラフィン・ヘルペスウイルスDNA株WC11(Plowright, W.ら, Nature 188:1167−1169, 1960)から、PCR技術、および配列が公表されているAHV−セマ配列に基づく合成オリゴヌクレオチドプライマーを用い、AHV−セマアミノ酸70−653をコードするDNAを単離し、そして増幅した。上流オリゴヌクレオチドプライマーにより、Spe 1部位を導入した。下流オリゴヌクレオチドプライマーにより、終止コドンの下流にNot 1部位を導入した。可溶性AHVセマを単離するのに用いた一般的な方法は、Spriggsら, J. Virology, 70:5557(1996)に記載されている。
【0111】
Goodwinら, Cell 73:447−456, 1993に記載されるような免疫グロブリンの突然変異タンパク質Fc領域を含む制限断片を、ネズミIL−7シグナルペプチドおよび米国特許第5,011,912号に記載されるようなFLAGTMオクタペプチドを含む発現ベクター(pDC409)内に連結した。その後、コードする、PCR増幅AHVセマDNAを、突然変異タンパク質ヒトFc領域、ネズミIL−7シグナルペプチドおよびFLAGTMペプチドを含む発現ベクター内に二方向連結で連結した。生じたDNA構築物をサル腎臓細胞株CV−1/EBNAに(pSV3neoの共トランスフェクションと共に)トランスフェクションした。0.5%低免疫グロブリンウシ血清を含む培地で7日間培養した後、0.2%アジ化物溶液を上清に添加し、そして0.22μmフィルターを通し上清を濾過した。その後、およそ1lの培養上清を、10 ml/分で、4.6 x 100 mmプロテインAカラム(PerSeptive BiosystemsのPOROS 20A)を用い、BioCad プロテインA HPLCタンパク質精製系を通過させた。プロテインAカラムは、上清中の融合タンパク質のFc部分に結合し、融合タンパク質を固定し、そして上清中の他の構成要素がカラムを通過するのを可能にする。カラムを30 mlのPBS溶液で洗浄し、そして結合している融合タンパク質をpH 3.0に調整したクエン酸でHPLCカラムから溶出させた。溶出した精製融合タンパク質は、溶出の際、pH 7.4の1M HEPES溶液を用い、中和した。
実施例9
組換えセマフォリン受容体の発現
実施例5に記載されるように精製されたタンパク質のセマフォリン受容体(VESPR)アミノ酸配列、並びに、やはり実施例5に記載されるような、ESTデータベース検索から得られた情報および放射標識プローブでのハイブリダイゼーション方法論を用いて得られたcDNAを用い、cDNAを生成し、そして該cDNAで細胞をトランスフェクションし、組換えVESPRポリペプチドの発現を可能にする。
【0112】
pDC406由来のDC409発現ベクター中のcDNAを、標準的技術(McMahonら, EMBO J. 10:2821, 1991)を用いCV1/EBNA細胞にトランスフェクションする。より詳細には、CV1 EBNA細胞を、10%ウシ胎児血清を補ったダルベッコの最小必須培地(培地)10 ml中に、10 cmプレート当たり2 x 10細胞の密度で蒔く。細胞を37℃で一晩付着させる。66.7μMクロロキンおよびVESPRをコードするcDNA 5μgを含むDNA混合物を含む培地1.5 mlで、培地を置換する。175μlおよび25μlのDEAEデキストランを含む培地を細胞に添加する。細胞およびcDNAを37℃で5時間インキュベーションする。cDNA混合物を除去し、そして10% DMSOを含む新鮮な培地1 mlで、細胞に2.5分間ショックを与える。新鮮な培地で培地を置換し、そして細胞を少なくとも3日間増殖させる。
【0113】
VESPRの可溶性型を回収するため、可溶性型を含む上清を集め、そしてHPLC技術またはアフィニティークロマトグラフィー技術を用い、VESPRタンパク質を回収する。VESPRの膜結合している型を回収するため、トランスフェクション細胞を採取し、1% パラホルムアルデヒドで固定し、洗浄し、そしてその損なわれていない型で用いる。
実施例10
VESPR結合研究
本発明の受容体ポリペプチドの結合特性を調べるため、膜結合VESPR細胞外ドメインを発現している細胞を、Goodwinら, Cell 73:447−456(1993)およびSpriggsら, J Virol 70:5557(1996)に記載されるスライド結合アッセイに供することにより、結合研究を行った。
【0114】
pDC406(McMahonら, EMBO J. 10:2821, 1991)由来であるが、単一のBgl 2を有するpDC409発現ベクターを、クローニング法のため、選択した。アミノ酸19−1100をコードするVESPR cDNAを、Sal 1(5’)およびNot 1(3’)部位を通じ、pDC409発現ベクターにサブクローンし、DNA構築物を形成した。
【0115】
pDC409中の2μgのVESPR cDNA(アミノ酸19−1100をコードする)と共にDEAE/デキストランを介し、CV−1/EBNA細胞をトランスフェクションした(Giriら, EMBO J. 13:2822, 1994)。トランスフェクション細胞を3日間培養し、そしてCV−1/EBNA細胞単層を、A39R/Fc、AHVセマ/Fc、またはコントロールFcタンパク質1μg/mlとインキュベーションした。その後、インキュベーション細胞を洗浄し、そして125I標識マウス抗ヒトIgG(Jackson Immunoresearch、ペンシルバニア州ウェストグローブ)とインキュベーションした。よく洗浄した後、細胞を固定し、Gearingら, EMBO J 8:3667−3676(1989)に記載されるように写真感光乳剤に浸し、そして現像した。陽性結合は、Fcタンパク質に結合しているVESPRを発現している細胞を覆う、露出されたまたは黒ずんだ銀粒の存在により、決定した。
実施例11
フローサイトメトリーおよび阻害結合研究
以下は、A39R/Fc融合タンパク質(実施例1)およびAHVセマ/Fc融合タンパク質(実施例9)に対する結合に関するCB23細胞のフローサイトメトリー解析を記載する。やはり以下に記載されるのは、実施例2に記載されるように調製されたA39R/ポリHis融合タンパク質の過剰量でのAHVセマおよびA39R結合の阻害を測定することに向けられた研究である。
【0116】
フローサイトメトリー解析は、まず約1 x 10のCB23細胞を、3%正常ヤギ血清および3%正常ウサギ血清を含むFACS緩衝液中で、氷上で30分間インキュベーションし、非特異的結合をブロッキングすることにより、行った。A39R/Fc、AHVセマ/FcおよびコントロールFcタンパク質の一部を多様な濃度で添加し、そしてインキュベーションを30分間続けた。細胞を洗浄し、そしてその後、FACS緩衝液中のフィコエリトリン結合Fc特異的抗ヒトIgGとインキュベーションした。細胞を洗浄し、そしてBecton Dickinson、マサチューセッツ州ベッドフォードのFACScan上で解析した。結果は、AHVセマフォリンおよびA39Rセマフォリンの陽性結合を示した。
【0117】
結合阻害研究は、約1 x 10のCB23細胞を、FACS緩衝液中で、氷上で30分間インキュベーションすることにより、行った。A39R/ポリHisおよびコントロールHisタンパク質を多様な濃度で異なる試料に添加し、そしてインキュベーションをもう30分間続けた。その後、A39R/FcまたはAHVセマ/Fcを多様な濃度でインキュベーション細胞に添加し、そしてインキュベーションをもう30分間続けた。細胞を洗浄し、そしてその後、FACS緩衝液中のフィコエリトリン結合Fc特異的抗ヒトIgGとインキュベーションした。細胞を再び洗浄し、そしてFACScan上で解析した。結果は、A39R/ポリHisを用い、A39RおよびAHVセマが完全に阻害されるが、異種性His含有タンパク質では阻害されないことを立証した。
実施例12
A39RセマフォリンでのヒトB細胞凝集
A39Rセマフォリンに対するヒトB細胞反応を調べるため、Spriggsら, J Exp Med 176:1543(1992)に記載されるように、ヒト扁桃腺B細胞を精製した。A39R/ポリHis融合タンパク質を実施例2に記載されるように調製した。A39R/ポリHis融合タンパク質の溶液は、最終A39R濃度が1μg/mlになるよう調製し、そしてA39R/ポリHis融合タンパク質溶液を、約10の精製B細胞のin vitro培養中でインキュベーションした。インキュベーションを約24時間続けると、細胞凝集が生じた。融合タンパク質を培養に添加する前に、実施例6に記載されるように調製された、A39Rに対するモノクローナル抗体の10倍モル過剰量を融合タンパク質調製に添加すると、細胞凝集は遮断された。さらに、A39Rセマフォリンを、培養に添加する前に、熱不活化すると、凝集は遮断された。
【0118】
本研究は、VESPRがB細胞上に発現され、そしてA39RおよびVESPRの間の相互作用がB細胞凝集を生じることを確認する。B細胞凝集は、B細胞の活性化を示す。活性化B細胞は、サイトカインを分泌し、抗体を産生し、または抗原提示細胞になることが知られる。
実施例13
A39Rセマフォリンでのマウス樹状細胞およびマクロファージ凝集
A39Rに対する樹状細胞およびマクロファージ反応を調べるため、マウス細胞培養をA39Rセマフォリンと接触させ、そして該組み合わせの影響を観察した。マクロファージを含むマウス樹状細胞培養は、Maraskovskyら, J Exp Med 184:1953(1996)に記載されるように、マウスをFlt−3で免疫し、そして細胞を単離しそして精製することにより、得た。
【0119】
簡潔には、メスC57Bl/6マウスに、連続9−10日間、PBS 100μl中のFlt3L 10μgおよびマウス血清アルブミン1μgの溶液を、毎日一度注射した。免疫後、NHClの存在下で、すりガラスのスライドの間で脾臓組織を破壊し、赤血球を枯渇させることにより、脾臓の単一細胞懸濁物を調製した。残存細胞を、Thy−1、B220、NK1.1、およびTER119に対するmAbとインキュベーションし、そしてその後、10%ウサギ補体とインキュベーションした。その後、インキュベーション細胞を洗浄し、そして抗免疫グロブリン(Ig)被覆磁気ビーズを用い、残ったmAb被覆細胞を除去した。残存濃縮(enriched)細胞を培養し、または多様な細胞集団に関し分類した。
【0120】
分類のため選択した細胞を、Maraskovskyら, J Exp Med 184:1953−1962, 1996に記載されるように、抗CD11cおよび抗CD11bで染色し、そしてCおよびD/E集団に関し分類した。
【0121】
A39R/ポリHis融合タンパク質を実施例2に記載されるように調製した。A39R/ポリHis融合タンパク質溶液は、最終A39R濃度1μg/mlで、約10の分類または枯渇マウス細胞と、in vitro培養中でインキュベーションした。4−6時間以内に、細胞は凝集し始めた。融合タンパク質をマウス細胞培養に添加する前に、実施例6に記載されるように調製された、A39Rに対するモノクローナル抗体の10倍モル過剰量をA39R/ポリHis融合タンパク質調製に添加すると、凝集は遮断された。
【0122】
本研究は、VESPRが樹状細胞およびマクロファージ上に発現され、そしてA39RおよびVESPRの間の相互作用が樹状細胞およびマクロファージ凝集を生じることを確認する。
実施例14
A39RセマフォリンはCD69活性化抗原を上方制御する
培養樹状細胞に対するA39Rセマフォリンの影響を調べるため、マウスに9日間、毎日Flt3−L調製を注射した。マウス樹状細胞を採取し、そしてその後、10% FBSおよび20 ng/mlのGM−CSFを含む培地中で5日間培養した。
【0123】
5日目、A39R/ポリHis融合タンパク質1μg/mlを培養に添加した。6日目、細胞を診断抗体で染色した。診断抗体染色実験の結果により、CD11c、CD11b細胞(樹状細胞)が発現するCD69活性化抗原量が増加していることが示され、したがって、A39Rセマフォリンおよびその受容体の相互作用がCD69発現を上方制御することが立証された。
【0124】
融合タンパク質が熱で不活性化されると、融合タンパク質はCD69抗原に対し、影響を持たなかった。非染色および染色細胞の間の平均蛍光強度の典型的な変化は、およそ500チャンネルないし2500チャンネルの間だった。再び、これらの結果は、細胞活性化の一過性でそして初期の発現マーカーである、CD69活性化抗原の制御に対する、A39Rセマフォリンおよびその膜結合受容体の間の相互作用の有意な影響を立証する。
実施例15
IL−12産生におけるA39Rの影響の評価
マウス脾臓細胞からのIL−12の産生におけるA39Rの役割を研究するため、実施例13に記載されるように、マウスをflt3−Lで免疫し、そして樹状細胞を生成し、採取しそして精製した。
【0125】
およそ5 x 10細胞/0.5 mlの精製された未分類樹状細胞を、以下のもう1つの存在下で修飾DMEM培地中でインキュベーションした(1 x 10/mlで500μl):20 ng/ml muGM−CSF(Immunex、ワシントン州シアトル)、20 ng/ml γ−IFN(Genzyme、マサチューセッツ州ボストン)、10μg/ml SAC(CalBiochem、カリフォルニア州ラホヤ)。各細胞調製をさらに、1μg/mlのA39R/ポリHis融合タンパク質単独で、あるいは1μg/mlまたは0.1μg/mlのmuCD40L三量体(Immunex、ワシントン州シアトル)と組み合わせて処理した。培養は、加湿37℃、空気中の10% CO中で、16−18時間インキュベーションした。インキュベーション後、培養細胞の各群の生存率を測定し、そして上清を集め、そしてELISAアッセイキット(Genzyme、マサチューセッツ州ボストン)を用い、muIL12(P70)に関しアッセイした。組換えサイトカインで構築した標準曲線を参考にし、muIL12レベルを計算した。
【0126】
ELISA試験により、特に、A39Rはその受容体と相互作用し、未分類マウス樹状細胞からのIL−12の産生においてインターフェロンおよびSACと相乗作用することが立証された。このin vivo IL−12誘導はナチュラルキラー細胞活性化およびガンマインターフェロン産生を促進し、そしてガンマインターフェロン感受性サイトカインを上方制御するのに寄与する。
実施例16
単球上のMHCクラスIIおよびCD86の制御に対するA39Rの影響の試験
以下の実験は、A39Rとその膜結合受容体との相互作用による、MHCクラスIIおよびCD86の上方制御を記載する。健常ドナーからの末梢血を、低内毒素PBSで、pH 7.4および室温で1:1に希釈した。その後、希釈血35 mlをIsolymph(Gallard and Schlesinger Industries, Inc.、ニューヨーク州カールプレース)15 mlに上層し、そして室温で、2200 rpmで25分間遠心分離した。血漿層を保存した。PBMC層を採取し、そして3回洗浄し、Isolymphを除去した。洗浄したPBMCをX−Vivo 15血清不含培地(BioWhittaker、メリーランド州ウォーカーズビル)に再懸濁し、そしてT175フラスコに加えた。フラスコは、先に2%ゼラチン(Sigma、ミズーリ州セントルイス)で被覆し、そして保存した血漿層で30分間前処理してあった。PBMCを37℃、5% COで90分間付着させ、そしてその後、低内毒素PBSの10 ml洗浄で、穏やかに3回リンスした。酵素不含解離緩衝液(Gibco, BRL)中で細胞をインキュベーションし、そして細胞を何度もPBS中で洗浄することにより、付着単球細胞を採取した。単球を2500 rpmで5分間遠心分離し、計数し、そして1 ml中に5 x 10細胞/ウェルで24ウェルプレートに並べた。培養は95%純粋だった。
【0127】
細胞をより樹状細胞様表現型に分化させるため,精製単球細胞を、20 ng/ml GM−CSFおよび100 ng/ml IL−4の存在下で、7−9日間培養した。7−9日目に、1μg/mlのA39R/ポリHisまたはコントロールポリHis含有タンパク質で培養を処理し、そして翌日、解析のため、細胞および上清を採取した。
【0128】
単球由来樹状細胞表面マーカーを調べるためのフローサイトメトリー実験において、特定のタンパク質に対して向けられる結合体化mAbで細胞を染色した。染色により、試験した末梢血ドナーのほとんどで、A39R処理はこれらの細胞上のCD86およびMHCクラスII発現を下方制御することが示された。CD86およびMHCクラスII分子は、樹状細胞による亢進した抗原提示のマーカーであるため、これらの下方制御により、A39Rとこの細胞集団上のその受容体との相互作用の免疫抑制性の影響が示唆される。
実施例17
CD54の上方制御
以下は、A39Rセマフォリンおよび精製単球上のその受容体の間の相互作用の影響、およびより詳細には、セマフォリンとのインキュベーション後の単球上のCD54発現の影響を記載する。A39R/ポリHisまたはコントロールタンパク質の存在下で、一晩培養に置いた以外は、実施例16に記載されるように、末梢血ドナーから新たに単離された単球を精製した。
【0129】
一晩培養の後、培養細胞および単球特異的細胞表面マーカーに対して向けられるmAbを用い、フローサイトメトリーを行った。試験されたドナーすべてで、CD54表面発現のレベルは、A39Rの存在下で亢進されたが、熱不活化A39Rの存在化では亢進されなかった。同様に、コントロールタンパク質を含む培養では、CD54表面発現は亢進されなかった。
【0130】
CD54はICAM−1としても知られるが,付着分子であり、その増加した発現は、細胞活性化を示すとみなされている。これらのデータにより、A39Rのその受容体との相互作用を促進することにより、新たに単離されたヒト単球を活性化することが可能であることが示される。
実施例18
新たに単離されたヒト単球からのサイトカイン誘導
実施例16に記載されるように、新たに単離されたヒト単球を精製し、そして実施例17に記載されるように培養した。一晩A39R/ポリHisとインキュベーションした後、炎症誘発性サイトカインの存在に関し、単球上清を調べた。試験したドナーすべてで、IL−6およびIL−8がA39Rタンパク質により誘導された。熱不活化A39Rおよびコントロールタンパク質は、IL−6またはIL−8を誘導しなかった。さらに、サイトカイン産生は、A39Rに対して向けられるmAbを含むことにより遮断された。
【0131】
本実験の結果は、A39R、または本タンパク質の相同体がその受容体との相互作用により、新たに単離された単球によるサイトカイン産生を誘導する可能性があることを立証する。都合のよいことに、VESPRの可溶性型は、A39Rまたはその相同体に反応し、単球の炎症誘発性活性を阻害するのに用いることが可能である。
実施例19
単球凝集研究
セマフォリンのその単球上の受容体に対する相互作用に対する、ヒト単球の反応を調べるため、実施例17に記載されるように単球を精製し、そして実施例2に記載されるようにA39R/ポリHis融合タンパク質を調製した。該融合タンパク質および精製された培養単球をインキュベーションした。インキュベーションを20時間続けると、単球凝集を生じた。実施例17に立証される結果により、観察された単球凝集はCD54上方制御の結果として起こると示唆された。しかし、他の要因もまた、凝集に寄与している可能性がある。
【0132】
本研究は、本発明のセマフォリン受容体が単球上に発現し、そしてA39RおよびVESPRの間の相互作用は単球凝集を生じることを確認する。B細胞同様、単球凝集は、単球の活性化を示す。
実施例20
VESPRに対するモノクローナル抗体
本実施例は、VESPRポリペプチドに対する抗体を調製するための方法を例示する。精製VESPRポリペプチドを実施例10に記載されるように調製する。精製タンパク質を用い、米国特許第4,411,993号に記載されるように、VESPRに対する抗体を生成する。簡潔には、マウスを0、2および6週間目にVESPRで10μgで免疫する。初回免疫は、Vaxcell, Inc.のTITERMAXアジュバントと共に調製し、そして続く免疫は、不完全フロイントアジュバント(IFA)と共に調製する。11週目に、PBS中のVESPR 3−4μgでマウスをIV追加免疫する。IV追加免疫の3日後、脾臓細胞を採取し、そして50%水性PEG 1500溶液を用い、Ag8.653骨髄腫融合パートナーと融合させる。ハイブリドーマ上清を、VESPRおよび不適切なFcタンパク質に対するドットブロットアッセイにより、VESPR抗体に関しスクリーニングする。
【配列表】
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[0001]
Field of Invention
The present invention relates to semaphorin receptor polypeptides, nucleic acids encoding such semaphorin receptor polypeptides, methods for producing recombinant semaphorin receptor polypeptides, and pharmaceutical compositions comprising such polypeptides About.
[0002]
Background of the Invention
The semaphorin gene family includes a number of molecules that encode related transmembrane and secreted glycoproteins known to be neurological regulators. Semaphorins are generally well conserved in their extracellular domain, which is typically about 500 amino acids in length. Semaphorin family proteins have been observed in neuronal and non-neuronal tissues and have been extensively studied for their role in nerve growth cone guidance. For example, secreted semaphorins, known as collapsin-1 and Drosophila semaphorin II, are selectively involved in repulsive growth cone guidance during development. Flies with semaphorin II that are mutated to decrease function exhibit unusual behavioral characteristics.
[0003]
Alternative semaphorin genes have been identified in several strains of poxvirus. This semaphorin is found in vaccinia virus (Copenhagen strain) and is encoded in an open reading frame (ORF) known as A39R. The A39R-encoded protein has no transmembrane domain and potential membrane binding and is known as a secreted protein. The variola virus ORF also contains sequences that share homology with the vaccinia virus ORF A39R at the nucleotide and amino acid level. Another virus semaphorin, AHV-sema, has been found in Alceraphine Herpesvirus (AHV).
[0004]
Based on similarities to insect semaphorins, genes encoding mammalian (human, rat, and mouse) semaphorins have been identified. Functional studies of these semaphorins suggest that embryonic and adult neurons require semaphorins to establish operable connections. Importantly, the fast reaction time of growth cone cultures against the appropriate semaphorin suggests that semaphorin signaling involves a receptor-mediated signaling mechanism. To date, a single semaphorin receptor, called neuropilin, has been isolated using rat spinal cord-derived mRNA. Another receptor has been suggested, termed neuropilin-2 (Kolodkin et al., Cell 90: 753-762, 1997).
[0005]
Semaphorin ligands secreted into the extracellular environment transmit information through receptor-producing cells in a local and systemic manner. In order to further study the nature of cellular processes controlled by such local and systemic signaling, it would be beneficial to identify additional semaphorin receptors and ligands. In addition, semaphorins encoded by viruses are produced by infected cells and are present in viruses that are lytic (poxviruses) and viruses that are not known to be neurotropic (AHV), and thus are major It is unlikely that the primary function is to modify the neurological response. Virus-encoded semaphorins are more likely to function to modify the immunological response of the infected host, and mammalian homologues to the virus-encoded semaphorin have an immunological response. It is likely to function to be modified. Given the suggestion that viral semaphorins may function in the immune system as natural immune regulators, it is beneficial to identify semaphorin receptors as therapeutic agents to enhance or downregulate immune responses. I will.
[0006]
Summary of the Invention
The present invention relates to semaphorin receptors as isolated or homogeneous proteins. In particular, the present invention includes, but is not limited to, a semaphorin receptor termed VESPR (virus encoded semaphorin protein receptor) that binds to semaphorins including A39R vaccinia semaphorins and AHV semaphorins. A polypeptide is provided. Also within the scope of the present invention is an expression vector comprising DNA encoding a VESPR polypeptide and DNA encoding a VESPR polypeptide. The present invention also produces host cells that have been transfected or transformed with an expression vector comprising DNA encoding a VESPR polypeptide, and culturing such host cells under conditions that direct expression to produce a VESPR polypeptide. A method for doing so is also included. The invention further includes antibodies directed against the VESPR polypeptide.
[0007]
Further within the scope of the present invention are methods for purifying or isolating semaphorins or cells expressing semaphorins to which the VESPR polypeptides of the invention bind. In such methods, at least one VESPR polypeptide is bound to a solid phase matrix and a mixture comprising a semaphorin polypeptide to which the VESPR polypeptide binds, or a mixture of semaphorin-expressing cells, is bound to a VEPSR polypeptide. And then separating the contact surface and solution.
[0008]
Furthermore, the present invention provides methods for treating inflammation and inflammatory diseases. Such methods include administering a therapeutically effective amount of a soluble VESPR polypeptide to a human or other mammal suffering from a disease associated with the proinflammatory activity of a semaphorin ligand.
[0009]
Detailed Description of the Invention
The present invention relates to a novel semaphorin receptor polypeptide called semaphorin protein receptor (VESPR) encoded by a virus, a DNA encoding a VESPR polypeptide, and a recombinant expression vector comprising DNA encoding a VESPR polypeptide. provide. The invention further provides a method for isolating VESPR polypeptides, as well as culturing and expressing host cells transfected with a recombinant expression vector under conditions suitable for expressing a semaphorin receptor. A method is provided for producing a recombinant VESPR polypeptide by recovering the processed receptor polypeptide.
[0010]
In particular, the present invention provides VESPR polypeptides that bind to semaphorins, including but not limited to vaccinia virus A39R semaphorins and AHV semaphorins. The native VESPR polypeptide described herein uses an Ectromeleria virus A39R semaphorin / Fc fusion protein (A39R / Fc) to recover VESPR from the membrane of human cells that express the receptor, Isolated. As described in the following examples, the VESPR polypeptide of the present invention was found to be B cell line, monocytic cell line, T cell line, dendritic cell, NK cell, lung epithelial cell, stroma by flow cytometry experiment. Proven to be expressed in intestinal epithelial cells and lymphoma cells.
[0011]
Furthermore, as demonstrated in the Examples below, the VESPR polypeptides of the present invention bind to their ligands and are involved in the upregulation of CD69 activating antigen on dendritic cells. The properties of the semaphorin receptor also described herein are that it interacts with its ligand, synergizes with interferon and SAC, up-regulates IL-12 production on mouse dendritic cells, and the MHC class The ability to down regulate II and CD86 expression. The VESPR polypeptides of the invention are also involved in increased expression of CD54 on monocytes, suggesting cellular activation as a result of interactions between semaphorins and their receptors. Among the uses of VESPR polypeptides that arise from the aforementioned biological properties of receptor-ligand interactions may induce IL-12 production and subsequent natural killer cell activation. VESPR polypeptides find additional use to treat diseases and adverse conditions associated with inflammation. In particular, soluble VESPR polypeptides may be used to antagonize the proinflammatory activity associated with the interaction of semaphorin ligands and their receptors. Rheumatoid arthritis, a disease associated with chronic inflammation of the synovial tissue, has been linked to the upregulation of the human semaphorin E gene (Mangasser-Stephan et al., Biochem and Biophys Res Com, 234: 153-156, 1997). ). Thus, the soluble VESPR polypeptides of the present invention may be useful for downregulating semaphorin activity that mediates this inflammatory disease.
[0012]
VESPR, the natural semaphorin receptor of the present invention, was isolated using a viral semaphorin ligand known as ectromelia A39R. Example 1 below was used to isolate an A39R semaphorin ligand and to identify cell lines that bind to the ligand and to determine the impact of the interaction between A39R and its cell-bound receptor. The preparation of an A39R / Fc fusion protein is described.
[0013]
Examples 4 and 5 describe identifying a native VESPR polypeptide of the invention and isolating and purifying human VESPR polypeptide. The amino acid sequence of a human VESPR polypeptide isolated as described in Example 5 is disclosed in SEQ ID NO: 2. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is an isolated and purified receptor using tandem mass spectrometry of peptides produced by trypsin digestion in combination with adjacent EST sequences and identified cDNAs. Obtained by sequencing the body. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 has a predicted extracellular domain of amino acids 1-944, including a signal peptide with a predicted cleavage site at amino acid 34. The predicted transmembrane domain of SEQ ID NO: 2 contains amino acids 945-965, and the cytoplasmic domain of SEQ ID NO: 2 spans amino acids 966-1568.
[0014]
The DNA encoding amino acids 19-1100 of human VESPR in E. coli DH10B was deposited at the American Type Culture Collection, Rockville, Maryland, USA, and deposited The number ____ was obtained. The deposit was made under the conditions of the Budapest Treaty. The DNA construct of the deposit differs from that of SEQ ID NO: 1 in that nucleotide 172 is C. The resulting encoded amino acid 58 is leu.
[0015]
Amino acid sequence searches were performed on proteins and polypeptides that share homology with full-length VESPR or its domains in available databases. Searches for polypeptides that share homology with VESPR were performed using the BLAST algorithm described in Altschul et al., J Mol Bio 215: 403-410 (1990). Using this program, VESPR amino acid sequences were compared to protein and DNA sequences found in databases obtained from the National Center for Biotechnology Information. The similarity score obtained as a result of these searches identified a group of polypeptides having various degrees of homology with VESPR. The highest degree of similarity was found between the VESPR and a group of proteins known as the “plexin gene family” (Maestrini et al., 1996 and Kameyama et al., 1996). Using the Smith-Waterman algorithm, as performed in the Genetics Computer Group (GCG) programs “BESTFIT” and “PILEUP” (Wisconsin Package, 9.0), VESPR and members of the human and murine plexin family Inter-pair and multiple sequence alignments were made. The average versus percent identity of the aligned protein sequences was calculated using the GCG program “DISTANCES”.
[0016]
Due to the pairwise sequence alignment between each of the VESPR polypeptide and several members of the plexin gene family, an average identity of 39% to 40% of its cytoplasmic domain (amino acids 966-1568) and 24%-for each of the total proteins An average identity of 25% was revealed. The higher degree of homology of the cytoplasmic domain suggests that the cytoplasmic domain has a similar signaling mechanism.
[0017]
To identify regions of similarity between protein sequences that were found to have some overall homology, the BLI XEM and MSPCRUNCH programs (Sonhammer and Durbin (1944a, b)) were used to Homology analysis was performed. Homology analysis revealed novel subdomains with similarity to regions of the semaphorin domains of several members of the semaphorin gene family described in Korodkin et al. (1993). The novel subdomain includes amino acids 380-482 of the VESPR sequence of the present invention. This subdomain can be further divided into two separate, smaller regions, containing residues 388-402 and 454-482, respectively. The C proximal half subdomain contains several highly conserved cysteine and tryptophan residues, and the consensus sequence Cx (5) -Cx (2) -Cx (7) -C- xW-C-x (5) -C, where x can be any amino acid. This total subdomain is different from the standard semaphorin domain described for the semaphorin gene family: (a) the subdomain is smaller (the subdomain is 100 amino acid residues out of 500 total semaphorin domains) Group), (b) the subdomain is also present in the plexin gene family and the MET-hepatocyte growth factor receptor family, both of which are not members of the standard semaphorin gene family, and (c) the subdomain is They are not themselves members of the semaphorin gene family, but differ in that they are present in genes that interact with a member of the semaphorin family (A39R). These subdomain sequences thus represent peptides that are potentially capable of further identifying other receptors that interact with semaphorins.
[0018]
The cDNA sequence encoding the VESPR polypeptide of SEQ ID NO: 2 is assembled as a composite of flanking ESTs and cloned cDNA nucleotide sequences and is disclosed in SEQ ID NO: 1. As described in Example 5, by identifying the cDNA encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, it becomes possible to construct an expression vector containing the encoded cDNA. Host cells that are then transfected with a recombinant expression vector containing a cDNA encoding a VESPR polypeptide are cultured under conditions suitable for expressing the VESPR polypeptide, and the expressed VESPR polypeptide is recovered. Provides a method for producing a VESPR polypeptide of the invention.
[0019]
Because VESPR polypeptides are found in B cell lines, T cell lines and dendritic cells, it is possible to treat a variety of conditions associated with hypersensitivity or hypoactive immune regulation. Furthermore, the ligand and receptor complex may be involved in nerve growth, development, and / or maintenance. Although not limited to these, specific uses of VESPR are described below.
[0020]
The terms “VESPR” and “VESPR polypeptide” of the present invention include a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and a protein encoded by a nucleic acid comprising the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 1. Further, the term is a polypeptide having a high degree of similarity or high degree of identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, a biologically active molecule that is a member of the semaphorin family or The polypeptide comprises a polypeptide that binds to at least one of the fragments of the molecule. Furthermore, the term VESPR refers to the biologically active gene product of the DNA of SEQ ID NO: 1. Also included in the term VESPR are soluble or truncated proteins that primarily contain the binding portion of the protein, retain biological activity, and can be secreted. Particular examples of such soluble proteins are those comprising the sequence of amino acids 1-944 of SEQ ID NO: 2.
[0021]
When referring to a VESPR or semaphorin receptor polypeptide, the term “biologically active” means that the VESPR or semaphorin receptor polypeptide is capable of binding to at least one semaphorin. To do. Suitable assays for measuring VESPR binding are described herein and may include standard flow cytometry tests and slide binding tests.
[0022]
“Isolated” means that the VESPR is free of other proteins or polypeptides that are substantially a residue of the expression process, eg, as a purified product of recombinant host cell culture, or as a purified extract. means.
[0023]
The VESPR variants discussed herein are substantially homologous to native VESPR, but differ in amino acid sequence from that of native VESPR due to one or more deletions, insertions or substitutions Means a polypeptide having The variant amino acid sequence is preferably at least 80% identical to the native VESPR amino acid sequence, and most preferably at least 90% identical. Percent identity is described, for example, using the GAP computer program, version 8.1, described in Devereux et al. (Nucl. Acids Res. 12: 387, 1984) and available from the University of Wisconsin Genetics Computer Group (UWGCG). It may be determined by comparing the information. Preferred default parameters for the GAP program include: (1) a single comparison matrix for nucleotides (including values of 1 for identical and 0 for non-identical), and supervised by Schwartz and Dayhoff, Atlas of Protein Sequence and Structure , National Biomedical Research Foundation, pp. 353-358, 1979, Gribskov and Burgess, Nucl. Acids Res. 14: 6745, 1986 weighted comparison matrix; (2) 3.0 penalty for each gap and an additional 0.10 penalty for each symbol in each gap; and (3) No penalty for end gaps . Variants may contain conservative substitution sequences, meaning that a given amino acid residue is replaced by a residue having similar physicochemical properties. Examples of conservative substitutions are those that replace one aliphatic residue with each other, eg, Ile, Val, Leu, or Ala with each other, or one between Lys and Arg; Glu and Asp; or between Gln and Asn. Substitution from one polar residue to another is included. Other such conservative substitutions are well known, for example, substitution of entire regions having similar hydrophobic properties. Naturally occurring VESPR variants or alleles are also included in the present invention. Examples of such variants are proteins that retain binding properties resulting from selective mRNA events or from proteolytic cleavage of the VESPR protein. Alternative splicing of mRNA can result in a partially excised but biologically active VESPR polypeptide, such as a naturally occurring soluble form of the protein. Variants believed to result from proteolysis include, for example, proteolysis of one or more terminal amino acids (generally 1-5 terminal amino acids) from a VESPR polypeptide upon expression in different types of host cells. N-terminal differences due to selective removal are included.
[0024]
As described above, Example 1 describes the construction of a novel viral A39R / Fc fusion protein useful for studying VESPR binding. Other antibody Fc regions may be substituted for the human IgG1 Fc region described in this example. Suitable Fc regions are those capable of binding with high affinity to protein A or protein G, and fragments of human IgG1 or fragments of human or murine IgG1 Fc regions, such as interchain disulfide bonds are formed. As will be understood, the fragment comprises at least the hinge region. The viral A39R: Fc fusion protein offers the advantage of being easily purified. In addition, a disulfide bond is formed between the Fc regions of two separate fusion protein chains, producing a dimer.
[0025]
As mentioned above, in one aspect, the invention includes a soluble VESPR polypeptide. Soluble VESPR polypeptides contain all or part of the extracellular domain of native VESPR but lack the transmembrane region that would result in retention of the polypeptide on the cell membrane. A soluble VESPR polypeptide conveniently includes a natural (or heterologous) signal peptide to facilitate secretion when initially synthesized, but the signal is secreted when the VESPR polypeptide is secreted from the cell. The peptide is cleaved. Soluble VESPR polypeptides included in the present invention retain the ability to bind to semaphorin ligands. Indeed, a soluble VESPR polypeptide may also include part of the signal or part of the cytoplasmic domain or other sequences, provided that the soluble VESPR protein can be secreted.
[0026]
Soluble VESPR is identified by separating intact cells expressing the desired protein from the medium, for example by centrifugation, and assaying the medium (supernatant) for the presence of the desired protein (and It may be distinguished from its insoluble membrane-bound counterpart). The presence of VESPR in the medium indicates that the protein is secreted from the cells and is therefore a soluble form of the desired protein.
[0027]
Soluble forms of VESPR polypeptides have many advantages over native membrane-bound VESPR proteins. Since soluble proteins are secreted from cells, they are suitable for the purification of proteins from recombinant host cells. In addition, soluble proteins are generally more suitable for intravenous administration.
[0028]
Examples of soluble VESPR polypeptides include those that include a substantial portion of the extracellular domain of a native VESPR polypeptide. An example of a soluble VESPR polypeptide is amino acids 1-944 of SEQ ID NO: 2. In addition, partially excised soluble VESPR containing less than the entire extracellular domain is included in the present invention, for example amino acids 35-944. When first expressed in a host cell, the soluble VESPR polypeptide may further comprise one of the heterologous signal peptides described below that function in the host cell used. Alternatively, the protein may comprise a natural signal peptide. In one embodiment of the invention, the soluble VESPR (from N-terminus to C-terminus) is a yeast α-factor signal peptide, the FLAG® peptide described below and in US Pat. No. 5,011,912, And a fusion protein comprising a soluble VESPR polypeptide consisting of amino acids 1-944 or 35-944 of SEQ ID NO: 2. The recombinant fusion protein is expressed in and secreted from yeast cells. The FLAG® peptide facilitates protein purification and can subsequently be cleaved from soluble VESPR using bovine mucosal enterokinase. Isolated DNA sequences encoding soluble VESPR proteins are included in the present invention.
[0029]
Truncated VESPR polypeptides, including soluble polypeptides, may be prepared by any of a number of conventional techniques. Desired DNA sequences may be chemically synthesized using techniques known per se. DNA fragments may also be produced by restriction endonuclease digestion of full length clonal DNA sequences and isolated by electrophoresis on an agarose gel. A linker containing a restriction endonuclease cleavage site may be used to insert the desired DNA fragment into the expression vector, or the fragment may be digested with a naturally occurring cleavage site therein. Well known polymerase chain reaction methods may also be used to amplify the DNA sequence encoding the desired protein fragment. As a further alternative, known mutagenesis techniques may be used to insert a stop codon at a desired point, eg, immediately downstream of the codon for the last amino acid of the binding domain.
[0030]
As mentioned above, the present invention provides isolated or homogeneous VESPR polypeptides, both recombinant and non-recombinant. Variants and derivatives of the native VESPR protein that retain the desired biological activity (eg, ability to bind semaphorin) may be obtained by mutation of the nucleotide sequence encoding the native VESPR polypeptide. Modification of the natural amino acid sequence may be accomplished by any of several conventional methods. Mutations may be introduced at a particular locus by synthesizing an oligonucleotide containing the mutated sequence that is flanked by restriction sites that allow ligation to fragments of the native sequence. After ligation, the resulting reconstructed sequence encodes an analog with the desired amino acid insertion, substitution, or deletion.
[0031]
Alternatively, oligonucleotide-designated site-directed mutagenesis may be used to provide a modified gene in which a predetermined codon may have been modified by substitution, deletion or insertion. Typical examples of making the above modifications are all incorporated herein by reference: Walder et al. (Gene 42: 133, 1986); Bauer et al. (Gene 37:73, 1985); Craik (BioTechniques, January 1985). 12-19); Smith et al. (Genetic Engineering: Principles and Methods, Plenum Press, 1981); Kunkel (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 488, 1985); 1987); and U.S. Pat. Nos. 4,518,584 and 4,737,462.
[0032]
A native VESPR polypeptide may be modified to produce a VESPR derivative by forming a covalent or aggregated conjugate with other chemical moieties such as glycosyl groups, lipids, phosphates, acetyl groups and the like. . Covalent derivatives of VESPR polypeptides can also be prepared by linking a chemical moiety to a functional group on the VESPR amino acid side chain, or on the N-terminus or C-terminus of the VESPR polypeptide, or on its extracellular domain. Good. Other VESPR derivatives within the scope of the present invention include covalent or aggregated binding of VESPR polypeptides or fragments thereof to other proteins or polypeptides, such as by synthesis in recombinant culture as N-terminal or C-terminal fusions. Contains the body. For example, the conjugate may comprise a signal or leader polypeptide sequence (eg, an α-factor leader of Saccharomyces) at the N-terminus of the VESPR polypeptide. The signal or leader peptide directs delivery of the conjugate from the synthesis site to a site inside or outside the cell membrane or cell wall, either simultaneously with or after translation.
[0033]
VESPR polypeptide fusions may include peptides added to facilitate purification and identification of VESPR. Such peptides include, for example, the antigenic identification peptides described in PolyHis or US Pat. No. 5,011,912 and Hopp et al., Bio / Technology 6: 1204, 1988.
[0034]
The invention further includes VESPRs with or without linking natural pattern glycosylation. A VESPR polypeptide expressed in a yeast or mammalian expression system (eg, COS-7 cells) may be similar to the native VESPR polypeptide in molecular weight and glycosylation pattern based on the choice of expression system, or It can be significantly different. Expression of the VESPR polypeptide in a bacterial expression system such as E. coli provides a non-glycosylated molecule.
[0035]
Equivalent DNA constructs encoding various additions or substitutions of amino acid residues or sequences, or deletions of terminal or internal residues or sequences not required for biological activity or binding are included in the present invention. For example, the N-glycosylation site of the VESPR extracellular domain may be modified to prevent glycosylation, which allows expression of reduced carbohydrate analogs in mammalian and yeast expression systems. The N-glycosylation site of a eukaryotic polypeptide is characterized by the amino acid triplet Asn-XY, where X can be any amino acid other than Pro, and Y is Ser or Thr. Natural human VESPR proteins are amino acids 86-88, 141-143, 149-151, 241-243, 252-254, 386-388, 407-409, 548-550, 553-555, 582-584 of SEQ ID NO: 2. 588-590, 591-593, 653-655, 686-688, 692-694, 715-717, 741-743, 771-773, 796-798, 821-823, 871-873, 890-892, 895 -2497 and 920-922 contain 24 such triplets. Appropriate substitutions, additions or deletions to the nucleotide sequences encoding these triplets will result in prevention of carbohydrate residue attachment at the Asn side chain. For example, a single nucleotide modification selected such that Asn is replaced by a different amino acid is sufficient to inactivate the N-glycosylation site. Known methods for inactivating the N-glycosylation site of proteins include those described in US Pat. No. 5,071,972 and EP 276,846, incorporated herein by reference. .
[0036]
In another example, a sequence encoding a Cys residue that is not essential for biological activity is modified so that the Cys residue is deleted or replaced with another amino acid, and upon regeneration, an incorrect intramolecular It may prevent the formation of disulfide bridges. Other equivalents are prepared by modifying adjacent dibasic amino acid residues to enhance expression in yeast systems where KEX2 protease activity is present. EP 212,914 discloses the use of site-directed mutagenesis to inactivate the KEX2 protease processing site of a protein. The KEX2 protease processing site modifies Arg-Arg, Arg-Lys, and Lys-Arg pairs and deletes, adds, or replaces residues to eliminate the occurrence of these adjacent basic residues Is inactivated. The Lys-Lys pair is much less sensitive to KEX2 cleavage, and conversion of Arg-Lys or Lys-Arg to Lys-Lys represents a conservative and preferred approach to inactivate the KEX2 site. Human VESPR contains 11 KEX2 protease processing sites.
[0037]
Nucleic acid sequences that are within the scope of the present invention include those that hybridize and are biologically active under moderate or highly stringent conditions to the VESPR nucleotide sequences disclosed herein. Isolated DNA and RNA sequences encoding certain VESPRs are included. Moderately stringent conditions include Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, Vol. 1, pp 101-104, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (1989) as used in pre-wash solution of 5 × SSC, 0.5% SDS, 1.0 mM EDTA (pH 8.0) And about 55 ° C., 5 × SSC, overnight hybridization conditions. Very stringent conditions include higher temperature hybridizations and washes. One skilled in the art will recognize that the temperature and wash solution salt concentration may be adjusted as necessary according to factors such as the length of the nucleic acid molecule and the relative amounts of A, T / U, C and G nucleotides. Let's go.
[0038]
Because of the known degeneracy of the genetic code, where one or more codons may encode the same amino acid, the DNA sequence differs from that shown in SEQ ID NO: 1 and still has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 May encode a VESPR polypeptide. Such variant DNA sequences may result from silent mutations (eg, occurring during PCR amplification) or may be the product of intentional mutagenesis of native sequences.
[0039]
The present invention provides an equivalent isolated DNA sequence encoding a biologically active VESPR: (a) a cDNA comprising the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1; (b) moderately stringent conditions DNA encoding a VESPR polypeptide that is capable of hybridizing with (a) below and biologically active; (c) as defined by (a) or (b) as a result of the genetic code A DNA that is degenerate and that encodes a biologically active VESPR polypeptide; and (d) a DNA complementary to the DNA of (a), (b) or (c), The DNA sequence is selected from the above. VESPR polypeptides encoded by such DNA equivalent sequences are included in the present invention.
[0040]
A DNA equivalent to the DNA sequence of SEQ ID NO: 1 will hybridize under moderate and very stringent conditions to a DNA sequence encoding a polypeptide comprising the sequence of SEQ ID NO: 2. Examples of VESPR proteins encoded by such DNA include, but are not limited to, VESPR fragments and inactivated N glycosylation sites, inactivated KEX2 protease processing sites, or conservative amino acid substitutions as described above. VESPR proteins containing are included. Also included are VESPR polypeptides encoded by DNA from other species and said protein that will hybridize to the cDNA of SEQ ID NO: 1.
[0041]
Variants with the essential ability to bind semaphorins may be identified by any suitable assay. The biological activity of a VESPR polypeptide may be measured, for example, by competition for binding of semaphorins to receptor binding domains (ie, competitive binding assays).
[0042]
One type of competitive binding assay for VESPR polypeptides uses radiolabeled soluble VESPR and intact semaphorin expressing cells. Instead of intact cells, soluble semaphorin: Fc fusion protein, through interaction of protein A, protein G or antibodies against the semaphorin or Fc part of the molecule and the Fc part of the fusion protein, The fusion protein bound to the solid phase may be substituted. Another type of competitive binding assay utilizes radiolabeled soluble semaphorins, such as fusion proteins, and intact cells expressing VESPR.
[0043]
Competitive binding assays can also be performed according to conventional methodologies. In one embodiment, a soluble VESPR polypeptide may be generated and competed with a fixed receptor. For example, radiolabeled soluble semaphorin ligands may be antagonized by soluble VESPR in assays for binding activity to surface-bound semaphorin receptors. Qualitative results may be obtained by a competitive autoradiographic plate binding assay, or a Scatchard plot may be utilized to generate quantitative results.
[0044]
Alternatively, semaphorin binding proteins such as VESPR or anti-semaphorin antibodies, column chromatography matrices or similar supports suitable for identifying, isolating or purifying cells expressing semaphorin on the surface, etc. It may be bound to a solid phase. The binding of the semaphorin binding protein to the solid phase contact surface may be accomplished by any means, for example, constructing a VESPR: Fc fusion protein and using such a solid phase through protein A or protein G interaction. It may be combined with A variety of other means for immobilizing proteins on a solid phase are well known in the art and are suitable for use in the present invention. For example, magnetic microspheres may be coated with VESPR and held in an incubation container through a magnetic field. A suspension of the cell mixture containing semaphorin expressing cells is contacted with a solid phase having a VESPR polypeptide thereon. Cells with semaphorin on their surface bind to the immobilized VESPR and then wash away unbound cells. This affinity binding method is useful for purifying, screening, or separating such semaphorin expressing cells from solution. Methods for releasing positively selected cells from the solid phase are known in the art and include, for example, the use of enzymes. Such enzymes are preferably non-toxic and non-toxic to cells and are preferably directed to cleave cell surface binding partners. In the case of a semaphorin-VESPR interaction, the enzyme preferably cleaves the semaphorin, thereby releasing the resulting cell suspension from the “foreign” semaphorin receptor component. The purified cell population may then be used to repopulate mature (adult) tissue.
[0045]
Alternatively, a cell mixture suspected of containing semaphorin positive cells may be first incubated with biotinylated VESPR. The incubation period is typically at least 1 hour continuous to ensure binding to semaphorin. The resulting mixture is then passed through a column packed with avidin-coated beads, whereby the high affinity of biotin for avidin provides cell binding to the beads. The use of avidin-coated beads is known in the art. Berenson et al., J. MoI. Cell. Biochem. , 10D: 239 (1986). Washing of unbound components and release of bound cells is performed using conventional methods.
[0046]
As noted above, VESPR may be used to isolate cells that express semaphorin. In an alternative method, VESPR or its extracellular domain or fragment is used to detect semaphorin expressing cells,125It may be combined with a detectable moiety such as I.125Radiolabeled with I function labeled with high specific activity125This may be done by any of several standard methodologies that result in I-VESPR molecules. Alternatively, iodinated or biotinylated antibodies against semaphorin receptors may be used. Another detectable moiety such as an enzyme capable of catalyzing a colorimetric or fluorescence spectroscopic reaction, biotin, or avidin may be used. Cells to be tested for semaphorin expression may be contacted with a labeled VESPR polypeptide. Following incubation, unbound labeled VESPR is removed and binding is measured using a detectable moiety.
[0047]
The binding properties of VESPR (including mutants) are also shown in conjugated semaphorins (eg,125I-semaphorin: Fc) may be used for determination. However, in this case, a sample containing a putative VESPR variant competes for binding to the conjugated semaphorin using intact cells expressing semaphorin bound to a solid support. Measure the degree.
[0048]
Other means of assaying for VESPR include the use of anti-VESPR antibodies, cell lines that grow in response to VESPR, or recombinant cell lines that express semaphorin and grow in the presence of VESPR.
[0049]
The VESPR proteins disclosed herein may also be used to measure the biological activity of a semaphorin protein in terms of binding affinity for VESPR. As one example, the VESPR polypeptide of the present invention may be used to determine whether biological activity is retained after modification (eg, chemical modification, partial excision, mutation, etc.) of a semaphorin protein. Good. In this way, the biological activity of a semaphorin protein can be determined prior to use, for example, in research studies or clinically.
[0050]
The VESPR polypeptides of the present invention find use as reagents that may be used, for example, by performing “quality assurance” studies to monitor the shelf life and stability of semaphorin proteins under different conditions . For example, VESPR polypeptides may be used for binding affinity studies to measure the biological activity of semaphorin proteins stored at different temperatures or produced in different cell types. The binding affinity of the modified semaphorin protein to VESPR is compared to that of the unmodified semaphorin protein to detect any adverse effect of the modification on the biological activity of the semaphorin.
[0051]
VESPR polypeptides also find use as carriers for delivering binding agents to cells expressing semaphorins. As described in Example 7 below, putative human semaphorins are expressed in cells found in the placenta, testis, ovary and spleen. Thus, VESPR polypeptides are used to deliver diagnostic or therapeutic agents to these cells (or other cell types that are found to express semaphorin on the cell surface) in vitro or in vivo. May be.
[0052]
Diagnostic and therapeutic agents that may be conjugated to a VESPR polypeptide include, but are not limited to drugs, toxins, radionuclides, chromophores, enzymes that catalyze colorimetric or fluorescent spectroscopy, and the like Comparable with the specific agent selected according to the intended application. Examples of agents include those used to treat various types of cancer, such as nitrogen mustards such as L-phenylalanine nitrogen mustard or intercalating agents such as cyclophosphamide, cis-diaminodichloroplatinum. ), Antimetabolites such as 5-fluorouracil, vinca alkaloids such as vincristine, and antibiotics such as bleomycin, doxorubicin, daunorubicin, and derivatives thereof. Among the toxins are ricin, abrin, diphtheria toxin, Pseudomonas aeruginosa exotoxin A, ribosome inactivating protein, mycotoxins such as trichothecene, and derivatives and fragments thereof (eg single chain). Radionuclides suitable for diagnostic use are not limited to:123I,131I,99mTc,111In, and76There is Br. Radionuclides suitable for therapeutic use are not limited to:131I,211At,77Br,186Re,188Re,212Pb,212Bi,109Pd,64Cu, and67There is Cu.
[0053]
Such agents may be bound to the semaphorin receptor by any suitable conventional method. A VESPR is a protein, including, for example, a functional group on an amino acid side chain that can react with a functional group of a desired agent to form a covalent bond. Alternatively, the protein or agent may be derivatized to produce or attach the desired reactive functional group. Derivatization may involve one linkage of a bifunctional coupling reagent (Pierce Chemical Company, Rockford, Ill.), Available to attach a variety of molecules to proteins. Several techniques are known for radiolabeling proteins. The radionuclide metal may be bound to the receptor, for example by using a suitable bifunctional chelator.
[0054]
Conjugates (preferably covalently linked) comprising VESPR and an appropriate diagnostic or therapeutic agent are thus prepared. The conjugate may be administered or otherwise used in an amount suitable for the particular application.
[0055]
Another use of the VESPR of the present invention is as a research tool to study the role that receptors may play in immune regulation and viral infections in conjunction with semaphorins. The VESPR polypeptides of the present invention may also be used in in vitro assays for the detection of semaphorins or VESPR bound by the polypeptides, or their interactions.
[0056]
As described in Example 16, semaphorin interacts with the membrane-bound receptor of the present invention, interferon and Staphylococcus aureus (type C) (SAC) in IL-12 production from dendritic cells. ) And synergistic action. The use of VESPR and its semaphorin ligand to induce IL-12 production promotes natural killer cell and T cell production and induces cytokine production (mainly γ-interferon). IL-12 and IL-12 induced gamma interferon production supports Th1 cell differentiation and down-regulates the production of cytokines associated with Th2 cell differentiation. IL-12 is known to act as both a pro-inflammatory cytokine and an immune regulator. Thus, soluble VEPSR may be used to antagonize IL-12 production and down regulate the Th1 cell differentiation of the organism. Similarly, soluble VESPR may be used to promote the production of cytokines associated with Th2 cell differentiation and thus inhibit pro-inflammatory activity. Alternatively, VESPR may be used in combination with its semaphorin ligand to increase IL-12 production in combination with vaccine administration against pathogens for which cellular immunity is effective. An enhanced amount of IL-12 in this manner acts as an adjuvant in vaccine administration and induces a more sustained Th1-type immunological memory.
[0057]
Furthermore, administration of IL-12 to animals with tumors is known to result in tumor regression and establishment of tumor-specific immune responses. Thus, using a semaphorin ligand that binds to VESPR to enhance or promote IL-12 can induce a therapeutic immune response against aggressive micrometastatic tumors.
[0058]
Furthermore, as described in Example 18, the receptor of the present invention binds to its semaphorin ligand and increases CD54 expression on monocytes. This observation suggests that semaphorin / semaphorin receptor interactions mediate cellular activation that contributes to pro-inflammatory activities typically involved in monocyte activation. Such activities include phagocytosis, phagocytosis, nitric oxide production and increased cytokine production. In order to antagonize or reverse the pro-inflammatory activity resulting from the interaction between the semaphorin ligand and its membrane-bound receptor, a pharmaceutical composition comprising a therapeutically effective amount of the soluble VESPR of the present invention, The organism may be administered parenterally. Soluble VESPR binds to the semaphorin ligand, thus preventing the ligand from binding to the membrane-bound receptor and contributing to pro-inflammatory activity. A therapeutically effective amount of VESPR is an amount sufficient to antagonize pro-inflammatory activity.
[0059]
Despite increased expression of CD54 on monocytes, microphysiometer data suggests that cell signaling through VESPR does not activate cells in the classical immunological sense. Indicated. More specifically, microphysiology instrument data suggests that when VESPR binds to its ligand, a decrease in the rate of media pH change occurs. This is the opposite of what happens during cell activation. Such a decrease is experienced with drugs that inhibit protein kinases in cells or viral infections that can metabolically numb the cells. Inhibitory signals delivered through VESPR can be antagonized by administration of a soluble form of VESPR. Such soluble forms bind effectively to VESPR binding partners and antagonize inhibitory signaling, thus preventing the inactivated state of the cell. Alternatively, and in accordance with the present invention, an anti-VESPR antibody that communicates information may be used as a therapeutic agent to treat autoimmune diseases where inflammation is the result of presentation of self antigens to T cells. More specifically, such anti-VESPR antibodies may be targeted to be taken up by antigen presenting cells and inactivate antigen presenting cells as well as protein kinase inhibitors. Since the antigen presentation of the antigen-presenting cells responsible for inflammation is inferior, autoimmunity is cured.
[0060]
Semaphorin ligand binds to VESPR and down-regulates the expression of CD86, a MHC class II molecule and a costimulatory molecule, on dendritic cells cultured with GM-CSF and IL-4 (Example 17 ) Suggests that the interaction between the semaphorin ligand and the receptor of the present invention is involved in immunosuppression of mature dendritic cells. In order to antagonize or reverse the immunosuppressive activity resulting from the interaction between the semaphorin ligand and its membrane-bound receptor, a pharmaceutical composition comprising a therapeutically effective amount of the soluble VESPR of the present invention is It may be administered parenterally. Soluble VESPR binds to the semaphorin ligand, thus preventing the ligand from binding to membrane-bound receptors and contributing to immunosuppressive activity. Alternatively, administering an appropriate semaphorin ligand to a patient or organism damaged by the effects of chronic inflammation will contribute to suppressing the pro-inflammatory activity of differentiated macrophages.
[0061]
The data show that VESPR ligand is found on T cells and that VESPR is involved in the migration of dendritic cells from the T cell zone of lymph nodes. Furthermore, the data suggest that VESPR is involved in blocking the T cell immune response as soon as the pathogen is removed.
[0062]
The VESPR polypeptides of the present invention may be formulated according to known methods used to prepare pharmaceutically useful compositions. VESPR is a pharmaceutically suitable diluent (eg, Tris-HCl, acetic acid, phosphate), preservative (eg, thimerosal, benzyl alcohol, parabens) as a single active ingredient or in combination with other known active ingredients. ), Emulsifiers, solubilizers, adjuvants and / or carriers may be mixed and combined. Suitable carriers and their formulations are described in Remington's Pharmaceutical Sciences, 16th edition, 1980, Mack Publishing Co. It is described in. In addition, such compositions may be complexed with polyethylene glycol (PEG), metal ions, or incorporated into polymer compounds such as polyacetic acid, polyglycolic acid, hydrogels, or liposomes, microemulsions, micelles, single cells. VESPR polypeptides incorporated into lamellar or multilamellar vesicles, erythrocyte ghosts or spheroblasts may be included. Such compositions will affect the physical state, solubility, stability, in vivo release rate, and in vivo clearance rate of VESPR. The VESPR polypeptide may also be bound to an antibody directed against a tissue-specific receptor, ligand or antigen, or may be coupled to a ligand for a tissue-specific receptor.
[0063]
The VESPR polypeptide may be administered topically, parenterally, or by inhalation. The term “parenteral” includes subcutaneous injections, intravenous, intramuscular, intracisternal injection, or infusion techniques. These compositions will typically include an effective amount of VESPR, alone or in combination with an effective amount of any other active ingredient. The dosage and desired drug concentration contained in the composition can vary depending on many factors, including the intended use, the patient's weight and age, and the route of administration. Preliminary doses may be determined according to animal studies and dosage estimates for human administration may be performed according to practices recognized in the art.
[0064]
VESPR polypeptides may exist as oligomers, such as dimers or trimers that are covalently or non-covalently linked. The oligomers may be linked by disulfide bonds formed between cysteine residues on different VESPR molecules. In one embodiment of the present invention, a VESPR dimer is generated by fusing VESPR to the Fc region of an antibody (eg, IgG1) in a manner that does not interfere with binding of VESPR to the semaphorin ligand binding domain. . The Fc polypeptide is preferably fused to the C-terminus of soluble VESPR (including only the ligand binding moiety). The general preparation of fusion proteins comprising heterologous polypeptides fused to various portions of antibody-derived polypeptides (including Fc domains) is described, for example, by Ashkenazi et al. (PNAS USA 88), incorporated herein by reference. : 10535, 1991) and Byrn et al. (Nature 344: 677, 1990). A gene fusion encoding a VESPR: Fc fusion protein is inserted into an appropriate expression vector. Allows VESPR: Fc fusion proteins to assemble in a manner that closely resembles antibody molecules so that interchain disulfide bonds are formed between Fc polypeptides, resulting in divalent products. If the fusion protein is made with both heavy and light chains of an antibody, it is possible to form a VESPR oligomer containing as many as four VESPR extracellular regions. Alternatively, two soluble VESPR domains may be connected by a peptide linker.
[0065]
Suitable host cells for expression of the VESPR polypeptide include prokaryotic, yeast or higher order eukaryotic cells. Cloning and expression vectors suitable for use in bacterial, fungal, yeast, and mammalian cell hosts are described, for example, in Pouwels et al., Cloning Vectors: A Laboratory Manual, Elsevier, NY (1985). Cell-free translation systems may also be used to produce VESPR polypeptides using RNA from the DNA constructs disclosed herein.
[0066]
Prokaryotes include gram negative or gram positive organisms such as E. coli or Bacillus. Prokaryotic host cells suitable for transformation include, for example, E. coli, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, and Pseudomonas, Streptomyces, and S. A variety of other species within are included. In prokaryotic host cells such as E. coli, the VESPR polypeptide may include an N-terminal methionine residue to facilitate expression of the recombinant polypeptide in the prokaryotic host cell. The N-terminal methionine may be cleaved from the expressed recombinant VESPR polypeptide.
[0067]
VESPR polypeptides may be expressed in yeast host cells, preferably from the genus Saccharomyces (eg, S. cerevisiae). Other genera of yeast, such as Pichia, K. Lactis (K. lactis) or Kluyveromyces may also be used. Yeast vectors will often contain an origin of replication sequence derived from a 2μ yeast plasmid, an autonomously replicating sequence (ARS), a promoter region, a sequence for polyadenylation, a sequence for transcription termination, and a selectable marker gene. Suitable promoter sequences for yeast vectors include metallothionein, 3-phosphoglycerate kinase (Hitzeman et al., J. Biol. Chem. 255: 2073, 1980), or enolase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, Other glycolytic enzymes such as hexokinase, pyruvate decarboxylase, phosphofructokinase, glucose-6-phosphate isomerase, 3-phosphoglycerate mutase, pyruvate kinase, triose phosphate isomerase, phosphoglucose isomerase, and glucokinase ( Hess et al., J. Adv. Enzyme Reg. 7: 149, 1968; and Holland et al., Biochem. 17: 4900, 1978). Is included. Other vectors and promoters suitable for use in yeast expression are Hitzeman, EPA-73,657 or Freeer et al., Gene, 107: 285-195 (1991); and van den Berg et al., Bio / Technology, 8: 135- 139 (1990). Another alternative is the glucose repressible ADH2 promoter described in Russell et al. (J. Biol. Chem. 258: 2674, 1982) and Beier et al. (Nature 300: 724, 1982). A shuttle vector capable of replicating in both yeast and E. coli is a DNA sequence derived from pBR322 (Amp) for selection and replication in E. coli.rThe gene and origin of replication may be constructed by inserting into the yeast vector described above.
[0068]
A yeast α-factor leader sequence may be used to secrete the VESPR polypeptide directly. The α-factor leader sequence is often inserted between the promoter sequence and the structural gene sequence. See, for example, Kurjan et al., Cell 30: 933, 1982; Bitter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 5330, 1984; U.S. Pat. No. 4,546,082; and EP 324,274. Other leader sequences suitable for facilitating secretion of recombinant polypeptides from yeast hosts are known to those skilled in the art. The leader sequence may be modified to include one or more restriction sites near its 3 'end. This will facilitate the fusion of the leader sequence to the structural gene.
[0069]
Yeast transformation protocols are known to those skilled in the art. One such protocol is Hinnen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 1929, 1978. The Hinnen et al. Protocol is Trp.+Transformants are selected in selective medium, where the selective medium consists of 0.67% yeast nitrogen base, 0.5% casamino acid, 2% glucose, 10 μg / ml adenine and 20 μg / ml uracil.
[0070]
Yeast host cells that have been transformed with a vector containing an ADH2 promoter sequence may be grown in “rich” media to induce expression. An example of a rich medium consists of 1% yeast extract, 2% peptone, and 1% glucose supplemented with 80 μg / ml adenine and 80 μg / ml uracil. Derepression of the ADH2 promoter occurs when glucose is depleted from the medium.
[0071]
Mammalian or insect host cell culture systems may also be used to express recombinant VESPR polypeptides. A baculovirus system for producing heterologous proteins in insect cells is reviewed in Luckow and Summers, Bio / Technology 6:47 (1988). Established cell lines of mammalian origin may also be used. Examples of suitable mammalian host cell lines include monkey kidney cell COS-7 strain (ATCC CRL 1651) (Gluzman et al., Cell 23: 175, 1981), L cells, C127 cells, 3T3 cells (ATCC CCL 163). , Chinese hamster ovary (CHO) cells, HeLa cells, and BHK (ATCC CRL 10) cell lines, and African green monkey kidney cells as described in McMahan et al. (EMBO J. 10: 2821, 1991). A CV-1 / EBNA-1 cell line derived from strain CVI (ATCC CCL 70) is included.
[0072]
Transcriptional and translational regulatory sequences for mammalian host cell expression vectors may be excised from the viral genome. Commonly used promoter and enhancer sequences are derived from polyoma virus, adenovirus 2, simian virus 40 (SV40), and human cytomegalovirus. DNA sequences derived from the SV40 viral genome, such as the SV40 origin, early and late promoters, enhancers, splicing, and polyadenylation sites may also be used to provide other genetic elements for expression of structural gene sequences in mammalian host cells. Good. Viral early and late promoters are particularly useful because both are easily obtained from the viral genome as fragments that may also contain viral origins of replication (Fiers et al., Nature 273: 113, 1978). Smaller or larger SV40 fragments may also be used provided that they contain approximately 250 bp of the sequence from the Hind III site to the Bgl I site located at the SV40 viral origin of replication site.
[0073]
Exemplary expression vectors for use in mammalian host cells may be constructed as disclosed in Okayama and Berg (Mol. Cell. Biol. 3: 280, 1983). A system useful for stable high level expression of mammalian cDNA in C127 murine mammary epithelial cells may be constructed substantially as described in Cosman et al. (Mol. Immunol. 23: 935, 1986). A useful high expression vector, PMLSV N1 / N4, described in Cosman et al., Nature 312: 768, 1984, has been deposited as ATCC 39890. Additional useful mammalian expression vectors are described in EP-A-0367566, and US patent application Ser. No. 07 / 701,415, filed May 16, 1991, incorporated herein by reference. The vector may be derived from a retrovirus. Instead of the natural signal sequence and in addition to the initiator methionine, a heterologous signal sequence such as the signal sequence of IL-7 described in US Pat. No. 4,965,195; Cosman et al., Nature 312: 768 (1984) IL-2 receptor signal sequence as described in); IL-4 signal peptide as described in EP 367,566; type I IL-1 receptor signal peptide as described in US Pat. No. 4,968,607 And a type II IL-1 receptor signal peptide as described in EP 460,846 may be added.
[0074]
A VESPR polypeptide as an isolated, purified or homogeneous protein according to the present invention may be produced by a recombinant expression system as described above or purified from a naturally occurring cell. Good. VESPR can be purified substantially homogeneously as indicated by a single protein band upon analysis by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).
[0075]
One method for producing VESPR involves culturing host cells transformed with an expression vector comprising a DNA sequence encoding a VESPR polypeptide under conditions sufficient to promote expression of the VESPR polypeptide. Including that. The receptor is then recovered from the medium or cell extract depending on the expression system used. As known to those skilled in the art, the method for purifying the recombinant protein will vary depending on factors such as the host cell used and whether the recombinant protein is secreted into the medium.
[0076]
For example, when using an expression system that secretes recombinant protein, the medium may be first concentrated using a commercially available protein concentration filter, such as an Amicon or Millipore Pellicon ultrafiltration device. Following the concentration step, the concentrate may be applied to a purification matrix such as a gel filtration medium. Alternatively, an anion exchange resin such as a matrix or support having diethylaminoethyl (DEAE) side chains may be used. The matrix may be acrylamide, agarose, dextran, cellulose or other types commonly used for protein purification. Alternatively, a cation exchange step may be used. Suitable cation exchangers include a variety of insoluble matrices containing sulfopropyl or carboxymethyl groups. A sulfopropyl group is preferred. Finally, one or more reverse phase high performance liquid chromatography using a hydrophobic reverse phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) medium (eg, silica gel with side chain methyl or other aliphatic groups). The (RP-HPLC) step may be used to further purify the VESPR polypeptide. Methods using some or all of the above purification steps in various combinations are well known and can be used to provide substantially homogeneous recombinant proteins.
[0077]
An affinity column containing the receptor binding domain of semaphorin that binds to VESPR can be utilized to affinity purify the expressed VESPR polypeptide. VESPR polypeptides can be prepared using conventional techniques, for example, by dialysis in a high salt elution buffer and then in a lower salt buffer for use, or depending on the affinity matrix utilized. Or it may be removed from the affinity column by changing other components. Alternatively, the affinity column may contain an antibody that binds to VESPR. Example 20 describes a method for using the VESPR of the present invention to generate monoclonal antibodies directed against VESPR.
[0078]
Recombinant protein produced in bacterial culture is first disrupted by host cells, centrifuged, extracted from cell precipitates for insoluble polypeptides or from supernatant fluid for soluble polypeptides, then one Alternatively, it may be isolated by performing further concentration, salting out, ion exchange, affinity purification or size exclusion chromatography steps. Finally, RP-HPLC may be used for the final purification step. Microbial cells may be destroyed by any convenient method, including freeze-thaw cycles, ultrasound, mechanical disruption, or the use of cytolytic agents.
[0079]
Transformed yeast host cells are preferably used to express VESPR as a secreted polypeptide to simplify purification. Recombinant polypeptides secreted from yeast host cell fermentation may be purified by methods similar to those disclosed in Urdal et al. (J. Chromatog. 296: 171, 1984). Urdal et al. Describe two consecutive reverse phase HPLC steps for purification of recombinant human IL-2 on a preparative HPLC column.
[0080]
Useful fragments of VESPR nucleic acids include antisense or sense oligonucleotides, including single stranded nucleic acid sequences (RNA or DNA) capable of binding to target VESPR mRNA (sense) or VESPR DNA (antisense) sequences. included. The antisense or sense oligonucleotide comprises a fragment of the coding region of the VESPR cDNA according to the present invention. Such fragments generally comprise at least about 14 nucleotides, preferably from about 14 to about 30 nucleotides. Based on cDNA sequences encoding a given protein, the ability to obtain antisense or sense oligonucleotides is described, for example, by Stein and Cohen (Cancer Res. 48: 2659, 1988) and van der Krol et al. (BioTechniques 6: 958, 1988). It is described in.
[0081]
Binding of the antisense or sense oligonucleotide to the target nucleic acid sequence is by one of several means, including by enhanced degradation of duplexes, immature termination of transcription or translation, or by other means, This results in the formation of a duplex that blocks transcription or translation of the target sequence. Thus, antisense oligonucleotides may be used to block VESPR protein expression. Antisense or sense oligonucleotides further include oligonucleotides having modified sugar-phosphodiester backbones (or other sugar linkages such as those described in WO 91/06629), and such sugar linkages are endogenous Resistant to nucleases. Oligonucleotides with such resistant sugar linkages are stable in vivo (ie capable of resisting enzymatic degradation), but retain sequence specificity capable of binding to the target nucleotide sequence. Other examples of sense or antisense oligonucleotides include organic moieties such as those described in WO 90/10448, and other that increase the affinity of the oligonucleotide for target nucleic acid sequences such as poly (L-lysine). Oligonucleotides that are covalently attached to the moiety are included. In addition, intercalating agents such as ellipticine, and alkylating agents or metal complexes may bind to the sense or antisense oligonucleotide to modify the binding specificity of the antisense or sense oligonucleotide to the target nucleotide sequence.
[0082]
Antisense or sense oligonucleotides are, for example, CaPO4It may be introduced into cells containing the target nucleic acid sequence by any gene transfer method, including mediated DNA transfection, electroporation, or by using a gene transfer vector such as Epstein-Barr virus. Preferably, the antisense or sense oligonucleotide inserts the antisense or sense oligonucleotide into a suitable retroviral vector, and then contacts the cell with the retroviral vector comprising the insert sequence in vivo or ex vivo. Thus, it is introduced into a cell containing the target nucleic acid sequence. Suitable retroviral vectors include, but are not limited to, murine retroviruses M-MuLV, N2 (M-MuLV derived retrovirus) or double copies designated DCT5A, DCT5B and DCT5C Vectors (see PCT application US 90/02656) are included.
[0083]
Sense or antisense oligonucleotides may also be introduced into cells containing the target nucleotide sequence by formation of a conjugate with a ligand binding molecule, as described in WO 91/04753. Suitable ligand binding molecules include, but are not limited to, cell surface receptors, growth factors, other cytokines, or other ligands that bind to cell surface receptors. Preferably, conjugation of the ligand binding molecule does not substantially interfere with the ability of the ligand binding molecule to bind to its corresponding molecule or receptor, or the sense or antisense oligonucleotide or its conjugate form is intracellularly present. Do not block entering.
[0084]
Alternatively, sense or antisense oligonucleotides may be introduced into cells containing the target nucleic acid sequence by formation of oligonucleotide-lipid complexes, as described in WO 90/10448. Sense or antisense oligonucleotide-lipid complexes are preferably separated intracellularly by endogenous lipases.
[0085]
In addition to the above, the following examples are provided to illustrate certain embodiments and are not intended to limit the scope of the invention.
[0086]
【Example】
Example 1
Preparation of ectromelia semaphorin / Fc fusion protein
The following describes the preparation of ectromelia semaphorin A39R / immunoglobulin fusion protein (A39R / Fc). The method involved preparing a DNA construct encoding the fusion protein, transfecting a cell line with the DNA construct, and collecting the supernatant from the transfected cells. The A39R / Fc fusion protein was used as described in Examples 3, 4, 5 and 6 to study VESPR binding properties and to isolate VESPR.
[0087]
DNA encoding A39R semaphorin was isolated and amplified from ectromelia virus genomic DNA using PCR techniques and synthetic oligonucleotide primers whose sequences were based on the published A39R sequence in the Copenhagen strain of vaccinia virus. Copenhagen strain A39R DNA sequence is described by Goebel, S .; J. et al. Et al., Virology 179: 247, 1990. Isolated ectromelia A39R DNA is presented in SEQ ID NO: 7, and the protein encoded by the DNA is presented in SEQ ID NO: 8. A Spe1 site was introduced upstream of amino acid 15 of the A39R polypeptide by an upstream oligonucleotide primer. A Notl site was introduced downstream of the stop codon of Ectromelia A39R, after amino acid 399, with a downstream oligonucleotide primer. The primer sequences were as follows:
Upstream Spe1 primer:
[0088]
[Chemical 1]
Figure 0003621883
Downstream Not1 primer:
[0089]
[Chemical 2]
Figure 0003621883
Baum et al., Cir. Sh. 44:30 (1994), a Bgl II to Nsl I restriction fragment comprising an immunoglobulin mutein human Fc region, the murine IL-7 signal peptide and US Pat. No. 5,011. FLAG as described in No. 912TMLigated into an expression vector (pDC304) containing the octapeptide. A PCR amplified DNA encoding amino acids 15-399 of ectromelia A39R was then ligated to the mutant protein human Fc region, murine IL-7 signal peptide and FLAG.TMTwo-way ligation was performed in an expression vector containing the peptide. The resulting DNA construct was transfected into the monkey kidney cell line CV-1 / EBNA (with co-transfection of psv3neo). After 7 days in culture with medium containing 0.5% low immunoglobulin bovine serum, 0.2% azide solution was added to the supernatant and the supernatant was filtered through a 0.22 μm filter. Subsequently, approximately 1 liter of culture supernatant was passed through a BioCad Protein A HPLC protein purification system using a 4.6 x 100 mm Protein A column (POROS 20A from PerSeptive Biosystems) at 10 ml / min. The Protein A column binds to the Fc portion of the fusion protein in the supernatant, immobilizes the fusion protein, and allows other components in the supernatant to pass through the column. The column was washed with 30 ml PBS solution and the bound fusion protein was eluted from the HPLC column with citric acid adjusted to pH 3.0. The eluted purified fusion protein was neutralized with 1M HEPES solution at pH 7.4 at the time of elution.
Example 2
Preparation of ectromelia semaphorin / polyHis fusion protein
The following describes the preparation of an ectromelia A39R / polyHis fusion protein (A39R / polyHis). The method involved preparing a DNA construct encoding the fusion protein, transfecting a cell line with the DNA construct, and collecting the supernatant from the transfected cells.
[0090]
DNA encoding ectromelia A39R (A39R ORF, amino acids 1-399 of SEQ ID NO: 8) was isolated and amplified from ectromelia virus genomic DNA using PCR techniques and synthetic oligonucleotide primers. The primer was added with Not 1 site at the 5 'end and the motif Gly-Ser-6xHis used for the purification process at the 3' end. The primer added an in-frame stop codon and a Bgl 2 site after the Gly-Ser-6xHis motif. The PCR product was cleaved and cloned into the pDC409 expression vector (McMahon et al., EMBO J. 10: 2821, 1991).
[0091]
The resulting DNA construct was transiently transfected into the monkey cell line COS-1 (ATCC CRL-1650). After culturing in a medium containing 0.5% low immunoglobulin bovine serum for 7 days, the cell supernatant was collected and 0.2% sodium azide solution was added to the supernatant. The supernatant is filtered through a 0.22 μm filter, concentrated 10-fold with a preparative scale concentrator (Millipore; Bedford, Mass.), And equipped with a nickel NTA superflow self-packed resin column (Qiagen, Santa Clarita, CA). Purified on BioCad HPLC protein purification. After the supernatant passes through the column, the column is washed with buffer A (20 mM NaPO4, PH 7.4; 300 mM NaCl; 50 mM imidazole). The bound protein was then eluted from the column using a gradient elution technique. Fractions containing protein were collected and analyzed on a 4-20% SDS-PAGE reducing gel. The peak containing the A39R / polyHis fusion protein was pooled, concentrated 2 fold and then dialyzed in PBS. The resulting A39R / polyHis fusion protein was then filtered through a 0.22 μm sterile filter.
Example 3
Screening of cell lines for binding to A39R
A39R / Fc fusion proteins prepared as described in Example 1 were used to screen cell lines for binding using quantitative binding studies according to standard flow cytometry methodology. For each cell line to be screened, the method involves incubating approximately 100,000 cells and blocking with 2% FCS (fetal calf serum), 5% normal goat serum and 5% rabbit serum in PBS for 1 hour. Included. The blocked cells were then incubated with 5 μg / ml of A39R / Fc fusion protein in 2% FCS, 5% goat serum and 5% rabbit serum in PBS. Following incubation, samples were washed twice with FACS buffer (2% FCS in PBS) and then mouse anti-human Fc / biotin (purchased from Jackson Research) and SAPE (streptavidin-phycoerythrin purchased from Molecular Probes). Was processed. This treatment allows anti-human Fc / biotin to bind to all bound A39R / Fc, and SAPE to bind to anti-human Fc / biotin and fluorescent identification labels on A39R / Fc bound to cells. Cause it to occur. Cells were analyzed for all bound proteins using fluorescence detection flow cytometry. Results show that A39R semaphorin binds well to human NK cells, murine splenic B cells, human PB T cells, human T, B, erythroblasts, lymphoblasts and myeloid progenitors, fibroblasts and epithelial cell lineages It was shown that. Table 1 lists the results of the flow cytometry study. “+” Indicates that binding was detected between the cell surface and A39R. “-” Indicates that no binding was detected between the cell surface and A39R.
[0092]
[Table 1]
Figure 0003621883
[0093]
Example 4
Identification of putative semaphorin receptors
CB23 cells (human umbilical cord blood B cell line) and human PBT T cells that were tested positive for binding to A39R were tested for putative receptor expression, and some receptors as membrane bound molecules, soluble molecules or both. Tested to determine if expressed. In general, the analysis radiolabels CB23 and human PB T cell surfaces, harvests, and treats cell supernatants and lysates with A39R / Fc fusion proteins to precipitate all putative receptors, and Thereafter, visualization of the immunoprecipitate on an electrophoresis gel was included.
[0094]
In particular, the method is first described as described in Benjamin et al., Blood 75: 2017-2023 (1990), [125I], approximately 1 × 107Radiolabeling of CB23 or PB T cells. Cultured cell supernatants were collected and clarified by centrifugation at 14,000 rpm for 30 minutes. Cell lysates are incubated for 30 minutes on ice in 1 ml phosphate buffered saline containing 1% Triton-X 100 containing protease inhibitors, phenylmethylsulfonyl fluoride, pepstatin-A, and leupeptin. Was generated by The lysate was clarified by centrifugation at 14,000 rpm for 30 minutes. To precipitate all receptors present in the lysate and / or supernatant, 200 μl of cell supernatant or lysate was incubated with 2 μg of A39R / Fc fusion protein prepared as described in Example 1. Incubation was performed for 1 hour at 4 ° C. with gentle rocking. Similarly, Fc protein control samples were prepared and incubated. Following incubation, protein A sepharose beads (# 17-0780-01, Pharmacia Biotech Inc., Piscataway, NJ) were added to the lysate and supernatant, and the mixture was incubated at 4 ° C. with gentle rocking for 1 hour. The beads were washed thoroughly with PBS 1% Triton-X 100 solution. Bound protein was eluted and analyzed by SDS PAGE. The protein band was visualized by autoradiography and a single approximately 200 kDa band was found to bind to A39R / Fc but not to the control Fc protein. The semaphorin receptor was present in cell lysates and cell supernatants, confirming its expression as a membrane bound protein and as a secreted soluble protein.
Example 5
Isolation and sequencing of semaphorin receptors
Using the A39R / Fc fusion protein prepared as described in Example 1, a human semaphorin receptor polypeptide was isolated and a method for purification of the isolated polypeptide was confirmed. Protease containing CB23 cell pellet with 1 mM, 10 μg / ml APMSF, and 1 mM EDTA each of PMSF, leupeptin, aprotinin, pepstatin A in homogenization buffer (10 mM phosphate, 30 mM NaCl, pH 7.4) The semaphorin receptor was isolated by suspending in the inhibitor solution. The cells were homogenized in dounce and overlaid with a 41% sucrose solution in homogenization buffer and spun off on a Beckman SW-28 rotor at 25,000 rpm, 4 ° C. for 45 minutes. The intermediate phase was collected and diluted with cold homogenization buffer, downsed and spun. The resulting clear membrane pellet was stored at -80 ° C.
[0095]
Membrane pellets prepared from 240 ml packed cells were prepared from 20 mM Tris, 150 mM NaCl, protease inhibitors identified above, 1% Triton X-100 and CaCl.2MgCl2, And McCl2Combined with 100 ml of an aqueous solution of 0.1 mM salt (buffer A). The suspended pellet was downed and spun on a SW-28 rotor at 25,000 rpm, 4 ° C. for 30 minutes. The supernatant was loaded onto a 100 ml wheat germ agglutinin column and eluted with 10 column volumes of buffer A at a rate of 1 ml / min. The protein specifically bound to the column was then eluted with buffer A containing 0.2M N-acetylglucosamine.
[0096]
Fractions that tested positive for protein were pooled and incubated with 100 μg of A39R / Fc fusion protein for 1 hour at 4 ° C. The incubated mixture was passed through a Sepharose column to remove non-specifically bound components and then passed through a 0.5 ml column of protein A / Sepharose solid support. The Protein A / Sepharose solid support was washed with 20 column volumes of PBS containing 1% Triton X-100 and then with PBS to wash off any unbound components. The protein retained on the Protein A / Sepharose column was then eluted in a stepwise fashion with a 0.35 ml fraction of 50 mM citric acid at pH 3.0. Fractions that tested positive for protein were combined and concentrated to 50 μl using a 10 kD MWCO Centricon concentrator. The resulting protein in the concentrated sample was reduced and then alkylated using standard DTT and iodoacetic acid methods. The alkylated protein was then electrophoresed on an 8% gel. Proteins on the gel were visualized with Coomassie G in 50% MeOH with 5% acetic acid and then destained in 50% MeOH.
[0097]
The approximately 200 kD band, located by comparison to protein standards, was excised with a razor and washed overnight in 100 mM ammonium carbonate. Gel slices were fast evaporated to dryness and a 1:10 solution of trypsin in 100 mM ammonium carbonate was added to the dry slide. The slides were incubated for 16 hours at 37 ° C., and then the proteins in the sections were extracted three times with 50% acetonitrile containing 5% formic acid with 30 minutes incubation with each extraction.
[0098]
Trypsin digested peptide fragments were lyophilized, dissolved in 50 μl of 0.1% trifluoroacetic acid, and separated by RP-HPLC on a 500 μid (inner diameter) × 25 cm capillary column packed with C-18 reverse phase packing. The HPLC liquid phase was an acetonitrile / water gradient of 10% after 5 minutes and 85% after 105 minutes. The eluted protein was detected at 215 nm. As each protein eluted, it was collected in separate fractions and N-terminal sequence analysis of the peptides in the fractions was performed on a 494 Procise sequencer according to the manufacturer's instructions.
[0099]
The RP-HPLC fraction obtained as described above was dried in a vacuum centrifuge, and the peptide in the fraction was dissolved in 6 μl of 50% methanol containing 0.5% acetic acid. 2 μl of each peptide solution was loaded onto a nanospray chip (Protein Analysis Company, Ozense, Denmark). Data were obtained on a Finnigan TSQ700 triple quadrupole mass spectrometer (San Jose, CA) equipped with a nanospray source. Mass spectra were obtained with unit resolution. For series mass spectrometry, the first quadrupole was operated with sufficient resolution to pass the 3-4 Da width, and the third quadrupole was operated with unit resolution. The collision gas was supplied at a pressure of 4 mTorr. Methyl esterification was performed using standard esterification methods.
[0100]
In-line mass spectrometric analysis of tryptic peptides provided amino acid sequence information for the isolated portion of the purified protein. Serial mass spectral data were used in computer-assisted screening of non-redundant protein databases and EST databases using a partial SEQUEST algorithm search tool (Eng, JK, et al., J Am Soc. Mass 1994). Peptide query sequence GluGluThrProValPheTyrLys corresponding to amino acids 421-428 of SEQ ID NO: 2 and AsnIleTylIleTyrLeuThrAlaGlyLys corresponding to amino acids 436-445 are EST 248534 (deposited with reference number N78220, reference number N78220) It was identified as containing a peptide sequence that had sex. ThrValLeuPheLeuGlyThrGlyAspGlyGlnLeuLeuLeuLys, corresponding to amino acids 388-401, identified EST R08946 as containing 100% identity to the query.
[0101]
The 100% identity between the portion of EST 248534 and the three peptide fragments of the purified protein strongly suggested that the cDNA contained within EST 248534 represents a portion of the nucleotide sequence for the coding region of the purified protein. The source of the semaphorin receptor cDNA was identified using a phage library screening method and PCR primers based on EST 248534.
[0102]
The oligonucleotide primer had the following nucleotide sequence:
Figure 0003621883
  PCR isolation and amplification methodologies were performed using a panel of human tissue cDNA phage libraries as templates for PCR reactions. The PCR reaction mixture was prepared in a final reaction volume of 30 μl, 1 μl of phage library stock, 0.3 μM final concentration of PCR oligonucleotide primers, 1 × PC2 buffer (Ab Peptides, Inc., St. Louis, Mo.), dATP, dCTP. , DGTP, dTTP (Pharmacia Biotech) 0.2 mM, 16: 1 mixed Klen-Taq / Vent polymerase (Klen-Taq polymerase, Ab Peptides, Inc. and Vent polymerase, New England Biolabs, Beverly, Mass.) 0.2 μl Included. PCR reaction cycles were performed using Strabogene, Robocycler 96, La Jolla, CA, 1 cycle at 98 ° C for 5 minutes; 30 cycles at 98 ° C for 45 seconds; 30 cycles at 68 ° C for 45 seconds; 30 cycles at 72 ° C for 45 seconds Cycle; and one cycle at 72 ° C. for 5 minutes. CDNAs in several libraries were positively identified as containing DNA encoding purified VESPR protein based on the appearance of appropriately sized DNA bands in electrophoretic PCR products.
[0103]
Two of the phage libraries, human foreskin fibroblasts and human dermal fibroblasts, were selected for further analysis. The library was seeded according to established methods and probed with a radiolabeled random primer probe derived from a PCR amplification product using EST 248534 as a template. The PCR conditions used to obtain the amplification products were as described above, and the probe was generated using the Prime-IT II random primer labeling kit from Stratagene, La Jolla, California. About 1 x 106  Using a cpm / ml purified probe, a human foreskin phage library on a nylon membrane filter was prepared in 10 × Denhardts solution, pH 7.5, 50 mM Tris, 0.9M NaCl, 0.01% sodium pyrophosphate. Probed overnight at 63 ° C. in hybridization buffer of 1% sodium dodecyl sulfate and 200 μg / ml denatured fragmented salmon sperm DNA. After probing, the probed membranes were once scanned at 63 ° C. once for 6 × SSC, 0.1% SDS for 20 minutes, once for 2 × SSC, 0.1% SDS for 20 minutes, once for 1 × SSC, 0. Washed with 1% SDS for 20 minutes and once with 0.1 × SSC, 0.1% SDS for 20 minutes. The probed and washed filters were exposed to X-omat AR X-ray film (Eastman-Kodak Corp.) overnight. Four overlapping cDNAs were identified. Overlapping DNA was used with sequenced trypsin digested protein fragments to complete and confirm the VESPR coding sequence as shown in SEQ ID NO: 1 and the amino acid sequence presented in SEQ ID NO: 2.
Example 6
Monoclonal antibody against A39R semaphorin
This example illustrates a method for preparing an antibody against A39R semaphorin. Purified A39R / Fc was prepared as described in Example 1 above. The purified protein was used to generate antibodies against A39R semaphorin as described in US Pat. No. 4,411,993. Briefly, mice were immunized with A39R / Fc at 10 μg at 0, 2 and 6 weeks. The first immunization was performed using Vaxcell, Inc. Of TITERMAX adjuvant and subsequent immunizations were prepared with incomplete Freund's adjuvant (IFA). At 11 weeks, mice were IV boosted with 3-4 μg A39R / Fc in PBS. Three days after IV boost, spleen cells were harvested and fused with an Ag8.653 myeloma fusion partner using 50% aqueous PEG 1500 solution. Hybridoma supernatants were screened for A39R antibody by a dot blot assay for A39R / Fc and inappropriate Fc protein.
Example 7
Northern blot analysis of tissues expressing semaphorin receptors
The following describes a Northern blot experiment performed to identify tissues and cell types that express the VESPR polypeptides of the invention. The results confirm the cell binding results obtained using flow cytometric analysis and A39R / Fc fusion protein.
[0104]
As described in Example 5, as a result of the EST database search, EST (EST 248534), which is considered to be a partial clone of VESPR of SEQ ID NO: 2, was discovered. Riboprobe templates were generated using PCR techniques and oligonucleotide primers based on nucleotides 1-372 of EST 248534. The upstream and downstream primers containing nucleotides 1-372 of EST 248534 had the following sequences:
Figure 0003621883
The underlined portion is the T7 site.
[0105]
Two primers were used and the PCR product was isolated from EST 248534 and amplified for use in generating riboprobes. Using Ambion's MAXIscript SP6 / T7 kit, 3 μl RNAse free water, 2 μl 10 × transcription buffer, 10 mM dATP / dCTP / dGTP 1 μl each, 5 μl 5 ′ / 3 ′ EST 248534 PCR product, 5 μl Amersham [ α32Riboprobes were generated by combining P] UTP 10 mCi / ml, 2 μl of T7 RNA polymerase at room temperature. The combination was microcentrifuged, briefly spun and incubated at 37 ° C. for 30 minutes. Thereafter, 1 μl of DNAse was added to the mixture and reacted at 37 ° C. for 15 minutes. The reaction product was passed through two column volumes of G-25 packing (Boehringer). 1 μl of riboprobe was counted for 1 minute with a scintillation counter, and cpm / ml was measured.
[0106]
Polyadenylated RNA from various cell lines is fractionated on a 1.2% agarose formaldehyde gel and the RNA is blotted onto a Hybond nylon membrane (Amersham, Arlington Heights, Ill.) To generate a Northern blot did. A standard Northern blot generation method was used as described in Maniatis (Molecular Cloning: a Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989). Total RNA multiple tissue northern blots were purchased commercially (BioChain Institute, Inc., San Leandro, CA, catalog numbers 021001, 021002, 021003).
[0107]
Northern blots were prepared using 50% formamide hybridization solution (30 ml 20 x SSC, 2 ml 100 x Denhardt's reagent, 1 ml 10 mg / ml denatured fragmented salmon sperm DNA, 50 ml 100% formamide and 20 ml Prehybridization in 10% SDS). Total RNA blots were prehybridized at 42 ° C for 4 hours, and poly A + RNA blots were prehybridized at 63 ° C for 4 hours. Riboprobe6  Added to clean hybridization solution (same as prehybridization solution) at a count of cpm / ml. The prehybridization solution was removed from the blot and the hybridization solution and riboprobes were added to the blot. Hybridization proceeded overnight with gentle shaking. Total RNA blots were hybridized at 63 ° C. and poly A + RNA blots were hybridized at 63 ° C.
[0108]
The probed total RNA blot was once at 42 ° C. for 30 minutes in 2 × SSC containing 0.05% SDS and once at 55 ° C. for 30 minutes in 2 × SSC containing 0.05% SDS; 63 ° C. Twice, washed with 0.1 x SSC containing 0.1% SDS for 30 minutes; washed 3 times with 0.1 x SSC containing 0.1% SDS for 30 minutes and then exposed to X-ray film did. The poly A + blot was washed once at 63 ° C. with 2 × SSC solution containing 0.05% SDS for 30 minutes and once with 1 × SSC containing 0.1% SDS for 30 minutes and then X-rayed Exposed to film.
[0109]
The results of exploring the Northern blot and visualization of the resulting X-ray film for positive binding probes confirms that VESPR is expressed in the same cells that showed positive binding in flow cytometry experiments. Hybridizing RNA was detected in MP-1, HFF and CB23 cells. Primary tissues that showed positive RNA included heart, brain, lung, spleen and placenta. No RNA was detected in RAJI cells.
Example 8
Generation of AHV semaphorin Fc fusion protein
The following describes preparing an AHV semaphorin / immunoglobulin fusion protein (AHV sema / Fc). The method involved preparing a DNA construct encoding the fusion protein, transfecting a cell line with the DNA construct, and collecting the supernatant from the transfected cells.
[0110]
DNA encoding AHV-sema is described in Ensser et al. Gen. Vir. 76: 1063-1067, 1995. Using the PCR technique and a synthetic oligonucleotide primer based on the published AHV-sema sequence from Alserafin herpesvirus DNA strain WC11 (Plowright, W. et al., Nature 188: 1167-1169, 1960), AHV -DNA encoding sema amino acids 70-653 was isolated and amplified. A Spe 1 site was introduced by the upstream oligonucleotide primer. A Not 1 site was introduced downstream of the stop codon by a downstream oligonucleotide primer. The general method used to isolate soluble AHV sema is described by Spriggs et al., J. MoI. Virology, 70: 5557 (1996).
[0111]
A restriction fragment containing an immunoglobulin mutein Fc region as described in Goodwin et al., Cell 73: 447-456, 1993 is described in the murine IL-7 signal peptide and US Pat. No. 5,011,912. FLAGTMLigated into an expression vector (pDC409) containing the octapeptide. The encoded PCR amplified AHV sema DNA is then mutated with the human protein Fc region, murine IL-7 signal peptide and FLAG.TMTwo-way ligation was performed in an expression vector containing the peptide. The resulting DNA construct was transfected into the monkey kidney cell line CV-1 / EBNA (with co-transfection of pSV3neo). After 7 days in culture with medium containing 0.5% low immunoglobulin bovine serum, 0.2% azide solution was added to the supernatant and the supernatant was filtered through a 0.22 μm filter. Subsequently, approximately 1 liter of culture supernatant was passed through a BioCad Protein A HPLC protein purification system using a 4.6 x 100 mm Protein A column (POROS 20A from PerSeptive Biosystems) at 10 ml / min. The Protein A column binds to the Fc portion of the fusion protein in the supernatant, immobilizes the fusion protein, and allows other components in the supernatant to pass through the column. The column was washed with 30 ml PBS solution and the bound fusion protein was eluted from the HPLC column with citric acid adjusted to pH 3.0. The eluted purified fusion protein was neutralized with 1M HEPES solution at pH 7.4 at the time of elution.
Example 9
Expression of recombinant semaphorin receptor
With the semaphorin receptor (VESPR) amino acid sequence of the protein purified as described in Example 5 and the information and radiolabeled probe obtained from the EST database search, also as described in Example 5. The cDNA obtained using the hybridization methodology of is used to generate cDNA and to transfect cells with the cDNA to allow expression of the recombinant VESPR polypeptide.
[0112]
The cDNA in the DC409 expression vector derived from pDC406 is transfected into CV1 / EBNA cells using standard techniques (McMahon et al., EMBO J. 10: 2821, 1991). More specifically, CV1 EBNA cells were placed 2 x 10 per 10 cm plate in 10 ml Dulbecco's minimal essential medium (medium) supplemented with 10% fetal calf serum.6Spread by cell density. Cells are allowed to attach overnight at 37 ° C. The medium is replaced with 1.5 ml of medium containing a DNA mixture containing 66.7 μM chloroquine and 5 μg of cDNA encoding VESPR. Medium containing 175 μl and 25 μl DEAE dextran is added to the cells. Cells and cDNA are incubated for 5 hours at 37 ° C. The cDNA mixture is removed and cells are shocked with 1 ml of fresh medium containing 10% DMSO for 2.5 minutes. The medium is replaced with fresh medium and the cells are allowed to grow for at least 3 days.
[0113]
To recover the soluble form of VESPR, the supernatant containing the soluble form is collected and the VESPR protein is recovered using HPLC or affinity chromatography techniques. To recover the membrane-bound form of VESPR, the transfected cells are harvested, fixed with 1% paraformaldehyde, washed and used in their intact form.
Example 10
VESPR binding studies
To examine the binding properties of the receptor polypeptides of the invention, cells expressing the membrane-bound VESPR extracellular domain were expressed by Goodwin et al., Cell 73: 447-456 (1993) and Spriggs et al., J Virol 70: 5557 ( 1996)) was performed by subjecting it to a slide binding assay as described.
[0114]
A pDC409 expression vector derived from pDC406 (McMahon et al., EMBO J. 10: 2821, 1991) but with a single Bgl 2 was selected for the cloning method. VESPR cDNA encoding amino acids 19-1100 was subcloned into the pDC409 expression vector through the Sal 1 (5 ') and Not 1 (3') sites to form a DNA construct.
[0115]
CV-1 / EBNA cells were transfected via DEAE / dextran with 2 μg of VESPR cDNA (encoding amino acids 19-1100) in pDC409 (Giri et al., EMBO J. 13: 2822, 1994). Transfected cells were cultured for 3 days and CV-1 / EBNA cell monolayers were incubated with 1 μg / ml of A39R / Fc, AHV sema / Fc, or control Fc protein. Thereafter, the incubation cells are washed, and125Incubated with I-labeled mouse anti-human IgG (Jackson Immunoresearch, West Grove, PA). After extensive washing, the cells were fixed, dipped in a photographic emulsion and developed as described in Gearing et al., EMBO J 8: 3667-3676 (1989). Positive binding was determined by the presence of exposed or dark silver grains covering cells expressing VESPR bound to Fc protein.
Example 11
Flow cytometry and inhibitory binding studies
The following describes flow cytometric analysis of CB23 cells for binding to A39R / Fc fusion protein (Example 1) and AHV sema / Fc fusion protein (Example 9). Also described below is a study aimed at measuring the inhibition of AHV sema and A39R binding at an excess of A39R / polyHis fusion protein prepared as described in Example 2. .
[0116]
Flow cytometry analysis starts with about 1 x 106CB23 cells were incubated in FACS buffer containing 3% normal goat serum and 3% normal rabbit serum for 30 minutes on ice to block non-specific binding. A39R / Fc, AHV sema / Fc and a portion of control Fc protein were added at various concentrations and incubation was continued for 30 minutes. Cells were washed and then incubated with phycoerythrin-conjugated Fc specific anti-human IgG in FACS buffer. Cells were washed and analyzed on a FACScan, Becton Dickinson, Bedford, Massachusetts. The results showed positive binding of AHV semaphorin and A39R semaphorin.
[0117]
Binding inhibition studies are about 1 x 106CB23 cells were incubated in FACS buffer for 30 minutes on ice. A39R / polyHis and control His protein were added to different samples at various concentrations and incubation was continued for another 30 minutes. Thereafter, A39R / Fc or AHV Sema / Fc was added to the incubated cells at various concentrations and the incubation was continued for another 30 minutes. Cells were washed and then incubated with phycoerythrin-conjugated Fc specific anti-human IgG in FACS buffer. Cells were washed again and analyzed on a FACScan. The results demonstrated that using A39R / polyHis, A39R and AHV sema were completely inhibited, but not heterologous His-containing proteins.
Example 12
Human B cell aggregation with A39R semaphorin
To examine the human B cell response to A39R semaphorin, human tonsil B cells were purified as described in Spriggs et al., J Exp Med 176: 1543 (1992). A39R / polyHis fusion protein was prepared as described in Example 2. A solution of A39R / polyHis fusion protein is prepared such that the final A39R concentration is 1 μg / ml and the A39R / polyHis fusion protein solution is about 105In vitro cultures of purified B cells were incubated. Incubation continued for about 24 hours resulting in cell aggregation. Prior to adding the fusion protein to the culture, cell aggregation was blocked when a 10-fold molar excess of monoclonal antibody against A39R, prepared as described in Example 6, was added to the fusion protein preparation. Furthermore, aggregation was blocked when A39R semaphorin was heat inactivated prior to addition to the culture.
[0118]
This study confirms that VESPR is expressed on B cells and that the interaction between A39R and VESPR results in B cell aggregation. B cell aggregation indicates B cell activation. Activated B cells are known to secrete cytokines, produce antibodies, or become antigen presenting cells.
Example 13
Mouse dendritic cell and macrophage aggregation with A39R semaphorin
To examine dendritic cell and macrophage responses to A39R, mouse cell cultures were contacted with A39R semaphorin and the effects of the combination were observed. Murine dendritic cell cultures containing macrophages were obtained by immunizing mice with Flt-3 and isolating and purifying cells as described in Maraskovsky et al., J Exp Med 184: 1953 (1996). It was.
[0119]
Briefly, female C57B1 / 6 mice were injected once daily with a solution of 10 μg Flt3L and 1 μg mouse serum albumin in 100 μl PBS for 9-10 consecutive days. NH after immunization2Single cell suspensions of the spleen were prepared by disrupting spleen tissue between ground glass slides and depleting red blood cells in the presence of Cl. Residual cells were incubated with mAbs against Thy-1, B220, NK1.1, and TER119 and then incubated with 10% rabbit complement. The incubated cells were then washed and the remaining mAb coated cells were removed using anti-immunoglobulin (Ig) coated magnetic beads. Residual enriched cells were cultured or sorted for diverse cell populations.
[0120]
Cells selected for sorting were stained with anti-CD11c and anti-CD11b and sorted for C and D / E populations as described by Maraskovsky et al., J Exp Med 184: 1953-1962, 1996.
[0121]
A39R / polyHis fusion protein was prepared as described in Example 2. The A39R / polyHis fusion protein solution was about 10 at a final A39R concentration of 1 μg / ml.5Incubated with in vitro cultures of categorized or depleted mouse cells. Within 4-6 hours, the cells began to aggregate. Aggregation is blocked when a 10-fold molar excess of a monoclonal antibody to A39R, prepared as described in Example 6, is added to the A39R / polyHis fusion protein preparation prior to addition of the fusion protein to the mouse cell culture. It was done.
[0122]
This study confirms that VESPR is expressed on dendritic cells and macrophages, and that the interaction between A39R and VESPR results in dendritic cell and macrophage aggregation.
Example 14
A39R semaphorin upregulates CD69 activating antigen
To examine the effect of A39R semaphorin on cultured dendritic cells, mice were injected daily with Flt3-L preparation for 9 days. Mouse dendritic cells were harvested and then cultured for 5 days in medium containing 10% FBS and 20 ng / ml GM-CSF.
[0123]
On day 5, 1 μg / ml of A39R / polyHis fusion protein was added to the culture. On day 6, cells were stained with diagnostic antibody. According to the results of the diagnostic antibody staining experiment, CD11c+, CD11b+It was shown that the amount of CD69 activating antigen expressed by cells (dendritic cells) was increased, thus demonstrating that the interaction of A39R semaphorin and its receptor up-regulates CD69 expression.
[0124]
When the fusion protein was heat inactivated, the fusion protein had no effect on the CD69 antigen. The typical change in average fluorescence intensity between unstained and stained cells was between approximately 500 to 2500 channels. Again, these results show a significant effect of the interaction between A39R semaphorin and its membrane-bound receptor on the regulation of CD69 activation antigen, a transient and early expression marker of cell activation. Prove it.
Example 15
Evaluation of the effect of A39R on IL-12 production
To study the role of A39R in the production of IL-12 from mouse spleen cells, mice were immunized with flt3-L and dendritic cells were generated, harvested and purified as described in Example 13. did.
[0125]
Approx. 5 x 105Cells / 0.5 ml of purified unsorted dendritic cells were incubated in modified DMEM medium in the presence of another (1 × 106500 ng / ml): 20 ng / ml muGM-CSF (Immunex, Seattle, WA), 20 ng / ml γ-IFN (Genzyme, Boston, Mass.), 10 μg / ml SAC (CalBiochem, La Jolla, CA). Each cell preparation was further treated with 1 μg / ml A39R / polyHis fusion protein alone or in combination with 1 μg / ml or 0.1 μg / ml muCD40L trimer (Immunex, Seattle, WA). Cultivation is humidified at 37 ° C and 10% CO in air.2Incubated for 16-18 hours. Following incubation, the viability of each group of cultured cells was measured and the supernatants were collected and assayed for muIL12 (P70) using an ELISA assay kit (Genzyme, Boston, Mass.). MuIL12 levels were calculated with reference to a standard curve constructed with recombinant cytokines.
[0126]
ELISA studies, in particular, demonstrated that A39R interacts with its receptor and synergizes with interferon and SAC in the production of IL-12 from unsorted mouse dendritic cells. This in vivo IL-12 induction promotes natural killer cell activation and gamma interferon production and contributes to upregulate gamma interferon sensitive cytokines.
Example 16
Testing the effect of A39R on the regulation of MHC class II and CD86 on monocytes
The following experiments describe upregulation of MHC class II and CD86 by interaction of A39R with its membrane-bound receptor. Peripheral blood from healthy donors was diluted 1: 1 with low endotoxin PBS at pH 7.4 and room temperature. Subsequently, 35 ml of diluted blood was layered on 15 ml of Isolymph (Gallard and Schlesinger Industries, Inc., Carl Place, NY) and centrifuged at 2200 rpm for 25 minutes at room temperature. The plasma layer was saved. The PBMC layer was collected and washed 3 times to remove Isolymph. Washed PBMC were resuspended in X-Vivo 15 serum free medium (BioWhittaker, Walkersville, MD) and added to the T175 flask. The flask was previously coated with 2% gelatin (Sigma, St. Louis, MO) and pretreated with a stored plasma layer for 30 minutes. PBMC at 37 ° C, 5% CO2For 90 minutes and then gently rinsed 3 times with a 10 ml wash of low endotoxin PBS. Adherent monocytic cells were harvested by incubating the cells in enzyme-free dissociation buffer (Gibco, BRL) and washing the cells many times in PBS. Monocytes are centrifuged at 2500 rpm for 5 minutes, counted, and 5 x 10 in 1 ml.5Cells / well were arranged in 24-well plates. The culture was 95% pure.
[0127]
Purified monocyte cells were cultured for 7-9 days in the presence of 20 ng / ml GM-CSF and 100 ng / ml IL-4 in order to differentiate the cells into a more dendritic cell-like phenotype. On days 7-9, cultures were treated with 1 μg / ml A39R / polyHis or control polyHis containing protein and the next day cells and supernatants were harvested for analysis.
[0128]
In flow cytometry experiments to examine monocyte-derived dendritic cell surface markers, cells were stained with conjugated mAbs directed against specific proteins. Staining showed that in most peripheral blood donors tested, A39R treatment down-regulated CD86 and MHC class II expression on these cells. Since CD86 and MHC class II molecules are markers of enhanced antigen presentation by dendritic cells, their down-regulation suggests an immunosuppressive effect of the interaction between A39R and its receptor on this cell population Is done.
Example 17
CD54 upward control
The following describes the effect of interaction between A39R semaphorin and its receptor on purified monocytes, and more particularly the effect of CD54 expression on monocytes after incubation with semaphorin. Freshly isolated monocytes from peripheral blood donors were purified as described in Example 16 except that they were placed in overnight culture in the presence of A39R / polyHis or control protein.
[0129]
After overnight culture, flow cytometry was performed using mAbs directed against cultured cells and monocyte-specific cell surface markers. In all donors tested, the level of CD54 surface expression was enhanced in the presence of A39R, but not in the presence of heat-inactivated A39R. Similarly, CD54 surface expression was not enhanced in cultures containing control protein.
[0130]
CD54, also known as ICAM-1, is an adhesion molecule and its increased expression is considered to indicate cell activation. These data indicate that it is possible to activate newly isolated human monocytes by promoting the interaction of A39R with its receptor.
Example 18
Cytokine induction from newly isolated human monocytes
Freshly isolated human monocytes were purified as described in Example 16 and cultured as described in Example 17. After overnight incubation with A39R / polyHis, monocyte supernatants were examined for the presence of pro-inflammatory cytokines. In all tested donors, IL-6 and IL-8 were induced by A39R protein. Heat inactivated A39R and control protein did not induce IL-6 or IL-8. Furthermore, cytokine production was blocked by including a mAb directed against A39R.
[0131]
The results of this experiment demonstrate that A39R, or a homologue of this protein, may induce cytokine production by newly isolated monocytes through interaction with its receptor. Conveniently, a soluble form of VESPR can be used to react with A39R or a homologue thereof and inhibit the pro-inflammatory activity of monocytes.
Example 19
Monocyte aggregation research
To examine the response of human monocytes to the interaction of semaphorin with its receptors on monocytes, monocytes were purified as described in Example 17 and A39R as described in Example 2. / PolyHis fusion protein was prepared. The fusion protein and purified cultured monocytes were incubated. Incubation continued for 20 hours resulting in monocyte aggregation. Results demonstrated in Example 17 suggested that the observed monocyte aggregation occurred as a result of CD54 upregulation. However, other factors may also contribute to aggregation.
[0132]
This study confirms that the semaphorin receptor of the present invention is expressed on monocytes and that the interaction between A39R and VESPR results in monocyte aggregation. As with B cells, monocyte aggregation indicates activation of monocytes.
Example 20
Monoclonal antibody against VESPR
This example illustrates a method for preparing an antibody against a VESPR polypeptide. Purified VESPR polypeptide is prepared as described in Example 10. The purified protein is used to generate antibodies against VESPR as described in US Pat. No. 4,411,993. Briefly, mice are immunized with 10 μg with VESPR at 0, 2 and 6 weeks. The first immunization was performed using Vaxcell, Inc. Of TITERMAX adjuvant and subsequent immunization is prepared with incomplete Freund's adjuvant (IFA). At 11 weeks, mice are IV boosted with 3-4 μg VESPR in PBS. Three days after IV boost, spleen cells are harvested and fused with an Ag8.653 myeloma fusion partner using 50% aqueous PEG 1500 solution. Hybridoma supernatants are screened for VESPR antibodies by a dot blot assay for VESPR and inappropriate Fc protein.
[Sequence Listing]
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Claims (17)

配列番号2のアミノ酸配列からなる、セマフォリン類に結合可能なポリペプチド。A polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and capable of binding to semaphorins. 以下の:
(a)配列番号2のアミノ酸x1ないし944、ここでx1は1または35であ;および
(b)(a)の配列の断片;
からなる群より選択されるアミノ酸配列からなるポリペプチドであって、ここで該ポリペプチドはセマフォリン類に結合することが可能である、ポリペプチド。
below:
Fragments of sequences of (b) (a); ( a) to no amino acid x 1 of SEQ ID NO: 2 944, where x 1 is Ru 1 or 35 der;
A polypeptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of: wherein the polypeptide is capable of binding to semaphorins.
配列番号2のアミノ酸x1ないし944、ここでx1は1または35である、のアミノ酸配列からなるセマフォリン類に結合可能なポリペプチド。A polypeptide capable of binding to semaphorins comprising the amino acid sequence of amino acids x 1 to 944 of SEQ ID NO: 2, wherein x 1 is 1 or 35. セマフォリン類に結合可能なポリペプチドをコードするDNAであって、以下の
(a)配列番号1の核酸配列からなるDNA;
(b)配列番号2のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするDNA;
(c)配列番号2のアミノ酸x1ないし944、ここでx1は1または35である、のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするDNA;
(d)ストリンジェントな条件下で(a)のDNAにハイブリダイズ可能なDNAに完全に相補的なDNA;
(e)遺伝暗号の縮重によって(a)−(d)のDNAに縮重するDNA;及び、
(f)(a)−(e)のDNAに完全に相補的なDNA;
からなる群より選択される、前記DNA。
DNA encoding a polypeptide that can bind to semaphorins, comprising the following (a) a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 1;
(B) DNA encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(C) DNA encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of amino acids x 1 to 944 of SEQ ID NO: 2, wherein x 1 is 1 or 35;
(D) DNA that is completely complementary to DNA capable of hybridizing to the DNA of (a) under stringent conditions;
(E) DNA that degenerates to DNA of (a)-(d) by degeneracy of the genetic code; and
(F) DNA completely complementary to the DNA of (a)-(e);
The DNA selected from the group consisting of:
セマフォリン類に結合可能なポリペプチドをコードするDNAであって、
(a)配列番号2のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするDNA;
(b)配列番号2のアミノ酸x1ないし944、ここでx1は1または35である、のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするDNA;
(c)遺伝暗号の縮重によって(a)または(b)のDNAに縮重するDNA;及び
(d)(a)−(c)のDNAに完全に相補的なDNA
からなる群より選択される、前記DNA。
DNA encoding a polypeptide capable of binding to semaphorins,
(A) DNA encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
(B) DNA encoding a polypeptide consisting of an amino acid sequence of amino acids x 1 to 944 of SEQ ID NO: 2, wherein x 1 is 1 or 35;
(C) DNA that degenerates to DNA of (a) or (b) by degeneracy of the genetic code; and
(D) DNA that is completely complementary to the DNA of (a)- (c)
The DNA selected from the group consisting of:
配列番号2のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするDNA。A DNA encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 配列番号2のアミノ酸x1ないし944、ここでx1は1または35である、のアミノ酸配列からなるセマフォリン類に結合可能なポリペプチドをコードするDNA。A DNA encoding a polypeptide that can bind to semaphorins consisting of the amino acid sequence of amino acids x 1 to 944 of SEQ ID NO: 2, wherein x 1 is 1 or 35. 配列番号2のアミノ酸x1ないし944、ここでx1は1または35である、のアミノ酸配列の断片をコードするDNAであって、ここで、前記断片はセマフォリン類に結合可能である、前記DNA。DNA encoding a fragment of the amino acid sequence of amino acids x 1 to 944 of SEQ ID NO: 2, wherein x 1 is 1 or 35, wherein said fragment is capable of binding to semaphorins, DNA. セマフォリン類に結合することができる融合タンパク質であって、
配列番号2のアミノ酸x1ないし944、ここでx1は1または35である、のアミノ酸配列;および、
当該融合タンパク質の精製を容易にするペプチド、シグナルもしくはリーダーペプチド、および/または当該融合タンパク質をオリゴマー化するペプチド、のアミノ酸配列;
からなる、前記融合タンパク質。
A fusion protein capable of binding to semaphorins,
The amino acid sequence of amino acids x 1 to 944 of SEQ ID NO: 2, wherein x 1 is 1 or 35; and
The amino acid sequence of a peptide that facilitates purification of the fusion protein, a signal or leader peptide, and / or a peptide that oligomerizes the fusion protein;
The fusion protein comprising:
ペプチドが、抗体のFc領域、α−因子リーダー、ポリHisタグ、抗原性同定ペプチド、およびFLAG(登録商標)タグからなる群から選択される、請求項に記載の融合タンパク質。10. The fusion protein of claim 9 , wherein the peptide is selected from the group consisting of an antibody Fc region, [alpha] -factor leader, polyHis tag, antigenic identifying peptide, and FLAG <(R)> tag. セマフォリン類に結合することができる融合タンパク質であって、
配列番号2のアミノ酸x1ないし944のアミノ酸配列またはその断片のアミノ酸配列、ここでx1は1または35であり、そしてここで該断片はセマフォリン類に結合可能である;および
当該融合タンパク質の精製を容易にするペプチド、シグナルもしくはリーダーペプチド、および/または当該融合タンパク質をオリゴマー化するペプチド、のアミノ酸配列;
からなる、前記融合タンパク質。
A fusion protein capable of binding to semaphorins,
The amino acid sequence of amino acids x 1 to 944 of SEQ ID NO: 2 or the amino acid sequence thereof, wherein x 1 is 1 or 35, and wherein the fragment is capable of binding to semaphorins; and of the fusion protein The amino acid sequence of a peptide that facilitates purification, a signal or leader peptide, and / or a peptide that oligomerizes the fusion protein;
The fusion protein comprising:
ペプチドが、抗体のFc領域、α−因子リーダー、ポリHisタグ、抗原性同定ペプチド、およびFLAG(登録商標)タグからなる群から選択される、請求項11に記載の融合タンパク質。12. The fusion protein of claim 11 , wherein the peptide is selected from the group consisting of an Fc region of an antibody, an α-factor leader, a polyHis tag, an antigenic identifying peptide, and a FLAG® tag. 請求項9−12いずれか1項に記載の融合タンパク質をコードするDNA。A DNA encoding the fusion protein according to any one of claims 9-12 . 請求項4−8又は13のいずれか1項のDNAを含む、組み換え発現ベクター。A recombinant expression vector comprising the DNA of any one of claims 4-8 or 13 . 請求項14の発現ベクターによって形質転換された宿主細胞。A host cell transformed with the expression vector of claim 14 . ポリペプチドを調製するための方法であって、該ポリペプチドの発現を促進する条件下で請求項15の宿主細胞を培養することを含む、前記方法。 16. A method for preparing a polypeptide comprising culturing the host cell of claim 15 under conditions that promote expression of the polypeptide. 請求項1−のいずれか1項のポリペプチドに免疫反応性である抗体。An antibody immunoreactive with the polypeptide of any one of claims 1-3 .
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