JP4533627B2 - T−bet組成物およびそれらの使用方法 - Google Patents

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Description

本出願は、1999年6月2日出願の米国仮出願中第06/137,085号明細書への優先権を主張する英語のPCT条項第21に従って公開された2000年6月1日出願(係属中)の第PCT/US00/15345号明細書の一部継続出願である2001年12月3日出願(係属中)の米国特許出願第10/008,264号明細書(これらの出願のそれぞれの内容全体はこの引用することにより本明細書に組み込まれる)の一部継続出願である。
本明細書に記述される研究は米国立衛生研究所(the National Institute of Health)により授与された補助金第AI/AG 37833、AI 39646、AI 36535、AR 6−2227、TGAI 07290号で少なくとも部分的に支援された。米国政府は従って本発明においてある権利を有しうる。
免疫系の細胞は細胞外および細胞内シグナルに応答して遺伝子発現のパターンを変える。いくつかの細胞型においてある範囲の生物学的活性に影響を及ぼす、サイトカインもしくはリンホカインと称される一群のポリペプチドはこれらのシグナルのもっとも重要なものの1つである。免疫系中の多くの細胞型がサイトカインを分泌する一方、Tヘルパー(Th)リンパ球がこれらのポリペプチドの主要供給源である。10年以上前に、Th細胞が、T細胞受容体会合(engagement)に際して2つの別個のサブセット、Th1およびTh2(それらのまるで異なった機能的能力および独特のサイトカインプロフィルの双方により定義される)に分化することが発見された(非特許文献1;非特許文献2;非特許文献3;非特許文献4)。Th1細胞は遅延型過敏性応答およびマクロファージ活性化を媒介する一方、Th2細胞はB細胞に対する援助を提供しまた、アレルギー応答において決定的に重要である(非特許文献2;非特許文献1;非特許文献5;非特許文献6;非特許文献7)。Th1細胞が細胞媒介性免疫に向けられた一方でTh2細胞は体液性応答に寄与していたという証拠は、生物体が病原体に応答して細胞媒介性もしくは体液性いずれかの応答を装備するがしかし双方はしない傾向があるという観察結果と申し分なく適合する。Thサブセット間のこれらの機能的差異はサイトカインそれら自身の活性により最も容易に説明が可能である。IFN−γはTh1細胞の「シグネチャ」サイトカインであるとは言え、Th1細胞はIL−2、TNFおよびLTもまた産生する。Th2細胞の対応する「シグネチャ」サイトカインはIL−4である。Th2細胞はIL−5、IL−6、IL−9、IL−10およびIL−13もまた分泌する。
抗原との遭遇に際して、ナイーブなCD4+ Tヘルパー前駆体(Thp)細胞は、それをついにはTh1もしくはTh2系譜に送る遺伝プログラムを成立させる。Thpにより受領される抗原および共刺激シグナルすなわち「シグナルの強度」を操作することにより極性化が達成され得ることが明白である(非特許文献8)一方、エフェクターTh細胞の最も強力な誘導物質は明白にサイトカインそれら自身である。IL−4はTh2の分化を促進しかつ同時にTh1の発生(Stat6シグナル伝達経路を介して媒介される効果)を遮断する。従って、IL−4もしくはStat6を欠くマウスはTh2細胞を発生させることに失敗する(非特許文献9;非特許文献10;非特許文献11;非特許文献12;非特許文献13)。対照的にIL−12、IL−18およびIFN−γはTh1細胞の発生に決定的に重要なサイトカインである(非特許文献14;非特許文献15;非特許文献16;非特許文献17;非特許文献18)。Stat1経路を介して作用するIFN−γ(非特許文献17)およびStat−4シグナル伝達経路を介して作用するIL−12(非特許文献19)は、一緒になってTh1細胞の分化を促進しかつTh2系譜への決定を遮断する(非特許文献20;非特許文献21)。IL−12もしくはStat4が欠損のマウスはTh1細胞を有しない(非特許文献18;非特許文献13;非特許文献12)。別の重要なTh1誘導性サイトカインはIL−18であり、その受容体はIL−1受容体ファミリーに関係する(非特許文献22)。IL−18を欠くマウスは不完全なin vivoのTh1応答を有し(非特許文献23)、そしてIL−12およびIL−18双方がIFN−γ発現を調節する(非特許文献24;非特許文献25;非特許文献26)。その後、サイトカインそれら自身がTh極性化を駆動する正および負のフィードバック系を形成する(非特許文献27;非特許文献28:非特許文献29;非特許文献30;非特許文献31;非特許文献32;非特許文献33;非特許文献34;非特許文献35;非特許文献36:非特許文献14)((非特許文献37;非特許文献1;非特許文献38に総説される)。
過去数年にわたり、(非特許文献39;非特許文献40)に総説されたIL−4産生を駆動するこうした因子の能力により明示されるところのThpからTh2細胞への移行を制御する転写因子の同定において、大きな進歩がなされた。3種のまるで異なったタンパク質、すなわちc−Maf癌原遺伝子、転写因子、活性化T細胞核因子(NFAT)および新規核抗原、NFAT相互作用タンパク質45kD(NIP45)の供給が、内因性のIL−4を産生する能力を非T細胞に賦与することが示された(非特許文献41;非特許文献42)。これらの因子ならびにGATA−3(非特許文献43)およびStat6のような他者は、in vitroおよびin vivo双方でIL−4の産生および従ってTh2細胞の発生をはっきりと駆動し得る。
対照的に、Th1の分化の分子的基礎についてはほとんど知られていない。例えば、その非存在がTh1細胞を生成させることの失敗をもたらす既知の転写因子はStat4(非特許文献44;非特許文献45)およびIRF−1(非特許文献46;非特許文献47)のみであり、それらのいずれもTh1特異的でない。Stat4依存性の様式でIL−12により誘導されるEtsファミリーのメンバーERMがTh1特異的であることが最近報告されたが、しかしそれはTh1サイトカインの産生に影響を及ぼさない(非特許文献48)。Stat4欠損マウスにおけるTh1細胞の非存在はTh1プログラムを駆動することのIL−12の失敗に対し二次的である一方、IRF−1欠損マウスにおけるTh1細胞の欠如はIL−12遺伝子の転写の制御におけるその直接的影響によることがありそうである(非特許文献46;非特許文献47)。しかしながら、こうした推定のTh1特異的調節因子の上流のシグナル伝達経路のいくつかが解明され始めている。p38キナーゼは、構成的に活性化されるMAPキナーゼキナーゼ6(MKK6)のIFN−γ産生を高める能力により示されるとおり、1つのこうしたシグナル伝達分子である。逆に、ドミナントネガティブのp38 MAPキナーゼの過剰発現またはJnk2もしくはJnk1に標的を定めた破壊はTh1応答を低下させる(非特許文献49;非特許文献50;非特許文献51)。JNKシグナル伝達経路はIFN−γ遺伝子の転写に対する直接的影響によりThの発生に影響を及ぼすかもしれないが、しかしこれは示されていない。例えば、ATF−2およびAP−1転写因子は双方ともJNKキナーゼの基質であり、また、これらの因子ならびにNFκBおよびStat4タンパク質はIFN−γプロモーター中の部位に結合することが知られている(非特許文献52;非特許文献53;非特許文献24;非特許文献54)。IFN−γの産生はしかしながらATF−2を欠くマウスで正常である。サイトカインは、Th1およびTh2細胞の発生、ならびにそれにより免疫応答が主として細胞性となるかもしくは体液性となるかの決定において決定的に重要であるため、Th1および/もしくはTh2サイトカインの産生の調節のための組成物および方法は免疫応答の調節において非常に大きな利益があるとみられる。
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[発明の要約]
本発明は少なくとも部分的に、Th1細胞の遺伝プログラムを開始することおよびTh2細胞中での相反するプログラムを抑制することの双方により、ナイーブなTヘルパー前駆細胞(Thp)におけるTh1表現型を促進するようにはたらく新規組成物の発見に基づく。具体的には、本発明はT−betをコードする単離された核酸分子および単離されたT−betタンパク質を提供する。T−bet(T細胞中で発現されるTボックス(T ox xpressed in cells))は、その創設メンバーがbrachyury遺伝子である転写因子のTボックスファミリーの新たな1メンバーである。T−betは選択的に胸腺細胞およびTh1細胞中で構成的に発現される。T−betは、インターフェロン−γ遺伝子をトランス活性化し得、レトロウイルスで形質導入した初代T細胞中でのインターフェロン−γ産生を誘導し得かつ極性化Th2細胞をTh1経路に向け直し(redirect)得る最初のTh1特異的転写因子である。T−betはまた、CD8+ T細胞ならびに自然免疫系の細胞、例えばNK細胞および樹状細胞中でのIFN−γ産生も制御する。本発明はこれらの新規T−bet組成物の使用方法もまた提供する。
本発明の一局面は、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とCD8+ T細胞を接触させてそれによりCD8+ T細胞中でのIFN−γの産生を調節することを含んでなる、CD8+細胞中でのIFN−γの産生の調節方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。一局面において、T−betの発現および/もしくは活性が増大されてそれによりIFN−γの産生を増大させる。別の局面において、T−betの発現および/もしくは活性が減少されてそれによりIFN−γの産生を減少させる。該方法で使用する細胞はin vitroもしくはin vivoで作用物質と接触させてよい。
別の局面において、本発明は、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とCD8+ T細胞を接触させてそれによりCD8+エフェクターメモリー細胞の産生を調節することを含んでなる、CD8+エフェクターメモリー細胞の生成の調節方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。特定の一態様において、T−betの発現および/もしくは活性が増大されてそれによりCD8エフェクターメモリー細胞の生成を増大させる。別の特定の態様において、T−betの発現および/もしくは活性が減少されてそれによりCD8エフェクターメモリー細胞の生成を減少させる。該方法で使用する細胞はin vitroもしくはin vivoで作用物質と接触させてよい。
本発明の別の局面は、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とCD8+ T細胞を接触させてそれによりCD8+ T細胞応答の調節によって利益を得ることができる障害を治療することを含んでなる、CD8+ T細胞応答の調節によって利益を得ることができる障害の治療方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。ある態様において、T−betの発現および/もしくは活性が増大されてそれによりCD8細胞の活性を増大させる。他の態様において、T−betの発現および/もしくは活性が減少されてそれによりCD8細胞の活性を減少させる。特定の態様において、障害はウイルス感染症、例えば癌である。該方法で使用する細胞はin vitroもしくはin vivoで作用物質と接触させてよい。
本発明はさらに、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とCD8+ T細胞を接触させてそれによりCD8+ T細胞中でのIL−10の産生を調節することを含んでなる、CD8+細胞中でのIL−10の産生の調節方法に関する。請求項24の方法、ここで作用物質は天然に生じるサイトカインでない。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。一態様において、T−betの発現および/もしくは活性が増大されてそれによりIL−10の産生を減少させる。別の態様において、T−betの発現および/もしくは活性が減少されてそれによりIL−10の産生を増大させる。該方法で使用する細胞はin vitroもしくはin vivoで作用物質と接触させてよい。
本発明はさらに、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とCD8+ T細胞を接触させてそれによりCD8+細胞の細胞溶解活性を調節することを含んでなる、CD8+細胞の細胞溶解活性の調節方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。一態様において、T−betの発現および/もしくは活性が増大されてそれによりCD8+細胞の細胞溶解活性を増大させる。別の態様において、T−betの発現および/もしくは活性が減少されてCD8+細胞の細胞溶解活性を減少させる。該方法で使用する細胞はin vitroもしくはin vivoで作用物質と接触させてよい。
本発明はさらに、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とNK細胞を接触させてそれによりNK細胞中でのIFN−γの産生を調節することを含んでなる、NK細胞中でのIFN−γの産生の調節方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。一態様において、T−betの発現および/もしくは活性が増大されてそれによりIFN−γの産生を増大させる。別の態様において、T−betの発現および/もしくは活性が減少されてそれによりIFN−γの産生を減少させる。
別の局面において、本発明は、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とNK細胞を接触させてそれによりNK細胞の細胞溶解活性を調節することを含んでなる、NK細胞の生成の調節方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。一態様において、T−betの発現および/もしくは活性が増大されてそれによりNK細胞の生成を増大させる。別の態様において、T−betの発現および/もしくは活性が減少されてそれによりNK細胞の生成を減少させる。
なお別の局面において、本発明は、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とNK細胞を接触させてそれによりNK細胞の細胞溶解活性を調節することを含んでなる、NK細胞の細胞溶解活性の調節方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。一態様において、 作用物質がT−betの発現および/もしくは活性を増大させそしてNK細胞の細胞溶解活性が増大される。別の態様において、作用物質がT−betの発現および/もしくは活性を減少させそしてNK細胞の活性が減少される。ある態様において、グランザイムbの発現が減少される。他の態様において、作用物質はパーフォリンの発現を減少させる。
本発明はまた、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質とNK細胞を接触させてそれにより樹状細胞中でのIFN−γの産生を調節することを含んでなる、樹状細胞中でのIFN−γの産生の調節方法にも関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。一態様において、 T−betの発現および/もしくは活性が増大されてそれによりIFN−γの産生を増大させる。別の態様において、T−betの発現および/もしくは活性が減少されてそれによりIFN−γの産生を減少させる。該方法で使用する細胞はin vitroもしくはin vivoで作用物質と接触させてよい。
本発明はさらに、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質を被験体に投与してそれによりT細胞の抗原提示の部位でのIFN−γの産生を調節することを含んでなる、in vivoでのT細胞への抗原提示の部位でのIFN−γの産生の調節方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。該方法は被験体に抗原を投与することをさらに含み得る。
なお別の局面において、本発明は、T−betとTecキナーゼとの間の相互作用を調節する作用物質と細胞を接触させてそれによりT−betの活性を調節することを含んでなる、T−betの活性の調節方法に関する。一態様においてキナーゼはITKである。別の態様において細胞はT細胞である。
本発明はさらに、T−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質を被験体に投与してそれにより末梢T細胞中での寛容の誘導を調節することを含んでなる、末梢T細胞における寛容の誘導の調節方法に関する。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。一態様において、被験体におけるTr細胞の数もしくは割合が調節される。別の態様において、T−betの活性もしくは発現が増大されそして末梢の寛容が増大される。なお別の態様において、T−betの活性もしくは発現が減少されそして末梢の寛容が減少される。
別の態様において、TGF−β媒介性のシグナル伝達を調節する作用物質と細胞を接触させることを含んでなる、T−betの活性。一態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。なお他の態様において、TGF−β媒介性のシグナル伝達が増大されそしてT−betの発現および/もしくは活性が減少される。一態様において、該方法はin vivoで実施される。本発明の別の局面において、該方法は先天性免疫および/もしくは適応免疫系の細胞による低下されたIFN−γの産生によって利益を得ることができる被験体で実施される。なお別の局面において、 TGF−β媒介性のシグナル伝達が減少されそしてT−betの発現および/もしくは活性が増大される。特定の一局面において、該方法はin vivoで実施される。なお別の特定の局面において、該方法は先天性免疫および/もしくは適応免疫系の細胞による増大されたIFN−γの産生によって利益を得ることができる被験体で実施される。
本発明はさらに、STAT1媒介性のシグナル伝達を調節する作用物質と細胞を接触させることを含んでなる、T−betの発現および/もしくは活性の調節方法に関する。一局面において、作用物質は天然に生じるサイトカインでない。別の態様において、作用物質は天然に生じるサイトカインに対する抗体もしくはサイトカイン受容体に対する抗体でない。特定の一態様において、STAT1媒介性のシグナル伝達が増大されそしてT−betの発現および/もしくは活性が増大される。特定の一局面において、該方法はin vivoで実施される。別の特定の局面において、該方法は先天性免疫および/もしくは適応免疫系の細胞による増大されたIFN−γ産生によって利益を得ることができる被験体で実施される。一態様において、STAT1媒介性のシグナル伝達が減少されそしてT−betの発現および/もしくは活性が減少される。別の態様において、該方法は先天性免疫および/もしくは適応免疫系の細胞による減少されたIFN−γ産生によって利益を得ることができる被験体で実施される。
本発明はなおさらに、T−betの活性が調節されるような、Tecキナーゼの活性を調節する作用物質(該作用物質は天然に生じるサイトカインもしくは天然に生じるサイトカインに対する抗体でない)と細胞を接触させることを含んでなる、T−betの活性の調節方法に関する。一態様において、TecキナーゼはItkである。特定の一態様において、該方法は先天性免疫および/もしくは適応免疫系の細胞によるIFN−γ産生の調節によって利益を得ることができる被験体で実施される。
本発明はさらに、a)T−betタンパク質を含んでなる指標組成物を提供すること;b)該指標組成物を試験化合物のライブラリーの各メンバーと接触させること;c)T−betとTecキナーゼとの間の相互作用を調節する目的の化合物を試験化合物のライブラリーから選択してそれによりIFN−γ産生の調節において有用な薬物を同定することを含んでなる、IFN−γ産生の調節において有用な薬物の同定方法に関する。
別の局面において、本発明は、a)T−betタンパク質を含んでなる指標組成物を提供すること;b)該指標組成物を試験化合物のライブラリーの各メンバーと接触させること;c)T−betとTecキナーゼとの間の相互作用を調節する目的の化合物を試験化合物のライブラリーから選択してそれによりIL−4産生の調節において有用な薬物を同定することを含んでなる、IL−4産生の調節において有用な薬物の同定方法に関する。
別の局面において、本発明は、a)T−betタンパク質を含んでなる指標組成物を提供すること;b)該指標組成物を試験化合物のライブラリーの各メンバーと接触させること;c)T−betタンパク質の活性を調節する目的の化合物を試験化合物のライブラリーから選択してそれによりTGF−β媒介性のシグナル伝達を調節する化合物を同定することを含んでなる、TGF−β媒介性のシグナル伝達の調節において有用な薬物の同定方法に関する。T−bet活性は、サイトカイン産生すなわちSmad7の発現を測定することにより、TGF β媒介性のシグナル伝達を測定することもしくはTGFβの量を測定することにより決定される。指標組成物はT−betタンパク質を発現する細胞であってよい。一態様において、細胞は、T−betタンパク質をコードする発現ベクターを細胞中に導入することによりT−betタンパク質を発現するよう工作されている。別の態様において、指標組成物は、細胞を含まない組成物もしくはT−betタンパク質および標的分子を発現する細胞でありかつ標的分子とT−betタンパク質の相互作用を調節する試験化合物の能力がモニターされるか、もしくはT−betタンパク質およびT−betタンパク質に応答性のレポーター遺伝子を含んでなる指標細胞を含んでなる。別の局面において、本発明は、前記指標細胞が:T−betタンパク質をコードする組換え発現ベクター;およびT−bet応答性の調節要素が効果的に連結されたレポーター遺伝子を含んでなるベクターを含有する方法に関し;かつ、前記方法は:a)指標細胞を試験化合物と接触させること;b)試験化合物の存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルを測定すること;およびc)試験化合物の非存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルと試験化合物の存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルを比較してそれによりT−betタンパク質の活性を調節する目的の化合物を選択することを含んでなる。
本発明はまた、a)T−betタンパク質を含んでなる指標組成物を提供すること;b)該指標組成物を試験化合物のライブラリーの各メンバーと接触させること;c)T−betタンパク質の活性を調節する目的の化合物を試験化合物のライブラリーから選択してそれによりJak1/STAT−1経路を調節する化合物を同定することを含んでなる、Jak1/STAT−1経路の調節において有用な薬物の同定方法にも関する。T−betの活性は、サイトカイン産生(例えばIL−2、IFN−γ、IL−4、IL−5、TNFα、TGF−β、LT(リンホトキシン)およびIL−10よりなる群から選択されるサイトカイン)を測定することにより測定可能である。
本発明はさらに、TGF−β媒介性のシグナル伝達が調節されるようなT−betの活性もしくは発現を調節する作用物質と細胞を接触させることを含んでなる、細胞中でのTGF−β媒介性のシグナル伝達の調節方法に関する。一態様において、T−betの活性もしくは発現が細胞中で減少されかつTGF−β媒介性のシグナル伝達が増大される。別の態様において、T−betの活性もしくは発現が細胞中で増大されかつTGF−β媒介性のシグナル伝達が減少される。
本発明はなおさらに、T−betの発現および/もしくは活性が調節されるようなTGF−βの活性および/もしくは発現を調節する作用物質と細胞を接触させることを含んでなる、細胞中でのT−betの発現および/もしくは活性の調節方法に関する。一局面において、野性型動物に比較して減少されたIFN−γ産生を特徴とする表現型を示す、非ヒト動物のT−bet遺伝子を機能的に破壊する外因性DNA分子をそのゲノム中に含んでなる非ヒト動物。
[発明の詳細な説明]
本発明はT−betをコードする単離された核酸分子および単離されたT−betタンパク質のようなT−bet組成物、ならびに従って使用方法に関する。本発明を使用してT−betの発現および/もしくは活性を調節し得る。下により詳細に論考されるとおり、T−betは多様な細胞外シグナルの重要な細胞内トランスデューサーもしくはメディエーターである。T−betは多様な細胞型において細胞外シグナルを特定のパターンの遺伝子発現に伝達するよう作動する転写因子である。とりわけ、T−betがサイトカイン遺伝子発現において中心的役割を有することが今や示された。多様な細胞型および多様な遺伝子がT−betに応答し、それは多様な細胞応答を調節するようはたらく。T−betはまた数種の遺伝子の発現も制御し、これらの遺伝子および同様に影響を受ける他者の発現は、T−betの発現および/もしくは活性を制御することにより調節され(例えば高められもしくは低下され)得る。
本発明を使用して、その発現がT−betにより調節されるタンパク質のそれぞれ増大もしくは減少された産生を提供するように、T−betに応答性の遺伝子の発現を正にもしくは負に制御し得る。さらに、当該技術分野で既知の技術を使用して適切な位置にT−bet結合部位を挿入することにより、それらの天然に生じる形態でT−bet認識配列を有しない遺伝子をT−betの制御下に置くことができる。加えて、T−betを介して伝達される細胞外シグナルは、例えばこうした細胞外の影響のT−betに媒介される影響が調節されるようなT−betの発現および/もしくは活性を調節する作用物質と細胞を接触させることにより調節可能である。従って、T−betの発現および/もしくは活性を制御して、T−betが関与するシグナル伝達経路を介するシグナル伝達を調節することができる。
本発明がより容易に理解されうるように、ある種の用語を最初に定義する。
本明細書で使用されるところのT−betに関して「調節される」という用語は、それが同一条件下でのT−betの天然に生じる発現、機能もしくは活性と異なる様式でT−betの発現、活性もしくは機能を変えることを包含する。例えば、発現、機能もしくは活性は、例えば結合特異性などの変化のゆえに天然に生じるT−betのものより大きくもしくは小さくなり得る。本明細書で使用されるところの、多様な形態の「調節する」という用語は、刺激(例えば特定の応答すなわち活性を増大すなわちアップレギュレートすること)および阻害(例えば特定の応答すなわち活性を減少すなわちダウンレギュレートすること)を包含する。
本明細書で使用されるところの「T−bet分子」という用語は、配列番号1および3に示される核酸分子と構造的特徴を共有するT−bet核酸分子、ならびに配列番号2および4に示されるT−betタンパク質の特徴的な構造的および機能的特徴を共有するT−betタンパク質を包含する。T−betタンパク質はTボックスファミリーのタンパク質のメンバーであり、そしてBrachyury、Tbx1−6、T−brain−1(Tbr−1)に対するなんらかのアミノ酸配列の相同性を共有する。Tボックスタンパク質はTボックス結合部位でDNAに結合するTボックスドメインを含んでなる。T−betタンパク質のさらなる構造的および機能的特徴は下に提供される。
本明細書で使用されるところの「核酸分子」という用語はDNA分子(例えばcDNAもしくはゲノムDNA)およびRNA分子(例えばmRNA)を包含することを意図している。核酸分子は一本鎖であってももしくは二本鎖であってもよいが、しかし好ましくは二本鎖DNAである。
本明細書で使用されるところの「単離された核酸分子」は、該核酸が由来する生物体のゲノムDNA中で該核酸に天然に隣接する遺伝子配列(すなわち該核酸が由来する生物体のゲノムDNA中で該単離された核酸分子の遺伝子に隣接して配列されている遺伝子配列)を含まない核酸分子を指す。例えば、多様な態様において、単離されたT−bet核酸分子は、該核酸が由来する細胞のゲノムDNA中で該核酸分子に天然に隣接するヌクレオチド配列の約10kb未満を典型的に含有し、そしてより好ましくは、天然に隣接するヌクレオチド配列の約5、kb、4kb、3kb、2kb、1kb、0.5kbもしくは0.1kb未満を含有する。「単離された」T−bet核酸分子はしかしながらゲノムDNA中でT−bet配列に通常は隣接しない他のヌクレオチド配列に連結されていてもよい(例えばT−betヌクレオチド配列はベクター配列に連結されていてもよい)。ある好ましい態様において、cDNA分子のような「単離された」核酸分子はまた他の細胞物質を含まないかもしれない。しかしながら、T−bet核酸分子が「単離された」と見なされるために他の細胞物質を含まないことは必要でない(例えば、他の哺乳動物のDNAから分離されかつ細菌細胞に挿入されたT−bet DNA分子はなお「単離された」と見なされることができる)。
本明細書で使用されるところの「高ストリンジェンシー条件下でハイブリダイズする」という用語は、相互に対する実質的相同性(例えば、典型的には70%以上の相同性)を有するヌクレオチド配列が相互に対し安定にハイブリダイズされたままであるハイブリダイゼーションおよび洗浄の条件を記述することを意図している。高ストリンジェンシー条件の好ましい制限しない一例は、約45℃の温度で数時間ないし一夜の6×塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム(SSC)を含有するハイブリダイゼーション緩衝液中でのハイブリダイゼーション、次いで約50〜65℃の温度での0.2×SSC、0.1%SDSを含有する洗浄緩衝液中での1回もしくはそれ以上の洗浄である。
ヌクレオチドおよびアミノ酸配列の情況で使用されるところの(例えば、1アミノ酸配列が別のアミノ酸配列にX%同一であると言われる場合)「同一性パーセント(%)」という用語は、至適に整列される場合に2配列間で共有される同一の残基の割合を指す。2ヌクレオチドもしくはアミノ酸配列の同一性パーセントを決定するために、配列を至適の比較の目的上整列する(例えば、他配列との至適のアライメントのために1配列中にギャップを導入してよい)。その後、対応する位置の残基を比較し、そして、1配列中の1位置が他配列中の対応する位置と同一の残基により占有されている場合には、該分子はその位置で同一である。2配列間の同一性パーセントは、従って、2配列により共有される同一の位置の数の関数である(すなわち、同一性%=同一位置の数/位置の総数×100)。
2ヌクレオチドもしくはアミノ酸配列を至適に整列かつ比較して該2配列間の同一性パーセントを定義するのに当該技術分野で既知のコンピュータアルゴリズムを使用し得る。2配列の比較に利用される数学的アルゴリズムの好ましい制限しない一例は、KarlinとAltschul(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:5873−77でのように改変されたKarlinとAltschul(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:2264−68のアルゴリズムである。こうした1アルゴリズムがAltschulら(1990)J.Mol.Biol.215:403−10のNBLASTおよびXBLASTプログラムに組み込まれている。比較の目的上ギャップ付きアライメントを得るために、Altschulら、(1997)Nucleic Acids Research 25(17):3389−3402に記述されるところのGapped BLASTを利用し得る。BLASTおよびGapped BLASTプログラムを利用する場合、それぞれのプログラム(例えばXBLASTおよびNBLAST)のデフォルトのパラメータが使用可能である。http:/www.ncbi.nlm.nih.govを参照されたい。例えば、本発明のヌクレオチド配列は:存在(existance)5および伸長(extension)2に設定したギャップペナルティ(gap penalty)を用いデフォルトのBlastnマトリックス1−3を使用してブラストした(blasted)。本発明のアミノ酸配列は、デフォルトの設定、すなわち存在(existance)11および伸長(extension)1に設定したギャップペナルティ(gap penalty)を用いBlosum62マトリックスを使用してブラストした。
配列の比較に利用される数学的アルゴリズムの別の好ましい制限しない例はMyersとMiller、CABIOS(1989)のアルゴリズムである。こうしたアルゴリズムは、GCG配列アライメントソフトウェアパッケージの一部であるALIGNプログラム(バージョン2.0)に組込まれている。アミノ酸配列を比較するためにALIGNプログラムを利用する場合、PAM120重み残基表(weight residue table)、12のギャップ長ペナルティ(gap length penalty)および4のギャップペナルティ(gap penalty)を使用し得る。複数のプログラムを使用して配列を比較する場合は、至適のアライメント(すなわち2配列間の最高の同一性パーセント)を提供するプログラムを比較の目的上使用する。
本明細書で使用されるところの「天然に生じる」核酸分子は天然に生じる(例えば天然のタンパク質をコードする)ヌクレオチド配列を有するRNAもしくはDNA分子を指す。
本明細書で使用されるところの「アンチセンス」核酸は、あるタンパク質をコードする「センス」核酸に相補的、例えば二本鎖cDNA分子のコーディング鎖に相補的、mRNA配列に相補的もしくは遺伝子のコーディング鎖に相補的であるヌクレオチド配列を含んでなる。従って、アンチセンス核酸はセンス核酸に水素結合し得る。
本明細書で使用されるところの「コーディング領域」という用語はアミノ酸残基に翻訳されるコドンを含んでなるヌクレオチド配列の領域を指す一方、「非コーディング領域」とう用語はアミノ酸に翻訳されないヌクレオチド配列の領域(例えば5’および3’非翻訳領域)を指す。
本明細書で使用されるところの「ベクター」という用語は、それが連結されている別の核酸の輸送を可能にする核酸分子を指す。1つの型のベクターは「プラスミド」であり、これは、付加的なDNAセグメントをそれに連結しうる環状二本鎖DNAループを指す。別の型のベクターはウイルスベクターであり、ここでは付加的なDNAセグメントをウイルスゲノムに連結しうる。ある種のベクターは、それらが導入される宿主細胞中での自律複製が可能である(例えば細菌の複製起点を有する細菌ベクターおよびエピソーム哺乳動物ベクター)。他のベクター(例えば非エピソーム哺乳動物ベクター)は宿主細胞中への導入に際して宿主細胞のゲノムに組込まれ、そしてそれにより宿主ゲノムと一緒に複製される。さらに、ある種のベクターは、それらが効果的に連結されている遺伝子の発現を指図することが可能である。こうしたベクターは本明細書で「組換え発現ベクター」もしくは単純に「発現ベクター」と称される。一般に、組換えDNA技術において有用な発現ベクターはしばしばプラスミドの形態にある。本明細において、「プラスミド」および「ベクター」は互換性に使用しうる。プラスミドが最も普遍的に使用される形態のベクターであるためである。しかしながら、本発明は、同等の機能を供するウイルスベクター(例えば複製欠損レトロウイルス、アデノウイルスおよびアデノ随伴ウイルス)のようなこうした他の形態の発現ベクターを包含することを意図している。
本明細書で使用されるところの「宿主細胞」という用語は本発明の組換え発現ベクターのような本発明の核酸が導入された細胞を指すことを意図している。「宿主細胞」および「組換え宿主細胞」という用語は本明細書で互換的に使用する。こうした用語は特定の被験体細胞のみならずしかしこうした細胞の子孫もしくは潜在的子孫を指すことが理解されるべきである。突然変異もしくは環境の影響のいずれかによりある種の修飾が次の世代で起こりうるため、こうした子孫は事実上親細胞と同一でなくてもよいが、しかし本明細書で使用されるところの該用語の範囲内になお包含される。
本明細書で使用されるところの「トランスジェニック動物」は該動物の細胞の1個もしくはそれ以上が「トランスジーン(transgene)」を包含する非ヒト動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはマウスを指す。「トランスジーン」という用語は、例えばトランスジェニック動物の1種もしくはそれ以上の細胞型もしくは組織中でのコードされる遺伝子産物の発現を指図する、トランスジェニック動物が発生する細胞のゲノム中に組込まれかつ成熟動物のゲノム中に留まる外因性DNAを指す。
本明細書で使用されるところの「相同的組換え動物」は、内因性遺伝子と該動物の発生前に該動物の1細胞、例えば該動物の1胚細胞に導入された外因性DNA分子との間の相同的組換えにより内因性遺伝子が変えられた、ある型のトランスジェニック非ヒト動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはマウスを指す。
本明細書で使用されるところの「単離されたタンパク質」は、細胞から単離されるかもしくは組換えDNA技術により製造される場合は他のタンパク質、細胞物質および培地、または化学的に合成される場合は化学的前駆物質もしくは他の化学物質を実質的に含まないタンパク質を指す。
本明細書で使用されるところの「抗体」という用語は免疫グロブリン分子および免疫グロブリン分子の免疫学的に活性の部分すなわちFabおよびF(ab’)フラグメントのような抗原を特異的に結合する(それと免疫反応する)抗原結合部位を含有する分子を包含することを意図している。本明細書で使用されるところの「モノクローナル抗体」および「モノクローナル抗体組成物」という用語は抗原の特定の1エピトープと免疫反応することが可能な1種の抗原結合部位のみを含有する抗体分子の一集団を指す一方、「ポリクローナル抗体」および「ポリクローナル抗体組成物」という用語は特定の抗原と相互作用することが可能な複数の種の抗原結合部位を含有する抗体分子の一集団を指す。モノクローナル抗体組成物は従って、典型的にはそれが免疫反応する特定の1抗原に対し単一の結合親和性を表す。
ここで使用されるところの「イントラボディ(intrabody)」という用語は、細胞の内側の標的、例えばT−betのような細胞内タンパク質に対し向けられた細胞内で発現される抗体構築物、通常は一本鎖Fv(scFv)抗体を指す。
本明細書で使用されるところの「自己免疫疾患」という用語は、免疫系が身体自身の細胞を攻撃して組織破壊を引き起こす、被験体における障害もしくは状態を指す。自己免疫疾患は全身性自己免疫疾患(すなわち自己免疫反応が多数の組織で同時に起こる)もしくは器官特異的自己免疫疾患(すなわち自己免疫反応が単一器官を標的とする)を包含する。本発明の方法および組成物により診断、予防もしくは治療し得る自己免疫疾患の例は、限定されるものでないが、糖尿病、慢性関節リウマチ、若年性慢性関節リウマチ、変形性関節症、乾癬性関節炎、多発性硬化症、重症筋無力症、全身性エリテマトーデス、自己免疫性甲状腺炎、アトピー性皮膚炎および湿疹性皮膚炎、乾癬、シェーグレン症候群、円形脱毛症、節足動物の咬傷反応によるアレルギー応答、クローン病、アフタ性潰瘍、虹彩炎、結膜炎、角結膜炎、潰瘍性大腸炎、アレルギー性喘息、皮膚エリテマトーデス、強皮症、膣炎、直腸炎、化合物発疹、らい境界反応、らい性結節性紅斑、自己免疫性ブドウ膜炎、アレルギー性脳脊髄炎、急性壊死性出血性脳症、特発性両側性進行性知覚神経性聴覚障害、再生不良性貧血、赤芽球ろう、特発性血小板減少症、多発性軟骨炎、ヴェグナー肉芽腫症、慢性活動性肝炎、スティーヴンズ・ジョンソン症候群、特発性スプルー、扁平苔癬、クローン病、グレーヴス眼症、サルコイドーシス、原発性胆汁性肝硬変、後部ブドウ膜炎、実験的アレルギー性脳脊髄炎(EAE)ならびに間隙性肺線維症、ならびに自己免疫疾患の結果として引き起こされる二次的疾患を挙げることができる。
本明細書で使用されるところの「T細胞」(すなわちTリンパ球)という用語は、哺乳動物(例えばヒトもしくはマウス)からの胸腺細胞、未熟T細胞、成熟T細胞などを包含するT細胞系譜内の全細胞を包含することを意図している。
本明細書で使用されるところの「免疫応答」という用語はT細胞媒介性および/もしくはB細胞媒介性免疫を包含する。例示的免疫応答はT細胞応答、例えばサイトカイン産生および細胞傷害性を包含する。加えて、免疫応答という用語は、抗体産生(体液性応答)および先天性免疫系の細胞、例えばマクロファージのようなサイトカイン応答性細胞の活性化を包含する。
本明細書で使用されるところの「Tヘルパー1型応答」という用語は、IFN−γ、IL−2、TNF、ならびにリンホトキシン(LT)およびTh2細胞よりむしろTh1細胞により優先的にもしくは独占的に産生される他のサイトカインから選択される1種もしくはそれ以上のサイトカインの産生を特徴とする応答を指す。
本明細書で使用されるところの「Tヘルパー2型応答」(Th2応答)は、IL−4、IL−5、IL−6およびIL−10から選択される1種もしくはそれ以上のサイトカインの産生を特徴としかつTh2細胞により提供される効率的なB細胞の「援助(help)」(例えば高められたIgG1および/もしくはIgE産生)を伴うCD4 T細胞による応答を指す。
本明細書で使用されるところの「Th2応答の発生を調節するサイトカイン」という用語は、Th2応答の発生および/もしくは進行に対する影響を有するサイトカイン、とりわけTh2応答の発生を促進するサイトカイン、例えばIL−4、IL−5およびIL−10を包含することを意図している。
本明細書で使用されるところの「先天性免疫系」という用語は天然のすなわち生来の免疫機構、すなわち感染前に存在し、微生物に対する迅速応答が可能でありかつ反復感染に対し実質的に同一の方法で反応する機構を包含する。
本明細書で使用されるところの「適応免疫系」もしくは「特異的免疫系」という用語は、感染性病原体の曝露により刺激されかつ特定の1微生物に対するそれぞれの引き続いての曝露で大きさおよび防禦能力が増大する免疫機構を包含する。
「作用物質」もしくは「化合物」もしくは「試験化合物」という用語は本発明の方法もしくはアッセイで使用されるまたは組成物中に存在する試薬もしくは試験作用物質を包含する。「作用物質」もしくは「化合物」もしくは「試験化合物」という用語は、T−bet発現もしくは活性の調節物質として以前に同定もしくは調節物質であることが認識されていない化合物を包含する。一態様において、1種以上の化合物、例えば複数の化合物を、T−betまたはシグナル伝達経路中のT−betの上流もしくは下流で作用する分子の発現および/もしくは活性を調節するそれらの能力についてのスクリーニングアッセイで同時に試験し得る。「試験化合物のライブラリー」という用語は多数の試験化合物を含んでなる一団を指す。
一態様において、「作用物質」もしくは「化合物」もしくは「試験化合物」という用語はサイトカインのような天然に生じる化合物を除外する。別の態様において、作用物質という用語は天然に生じるサイトカインに結合する抗体を除外する。別の態様において、「作用物質」という用語はサイトカイン受容体に結合する抗体を除外する。なお別の態様において、「作用物質」という用語はT細胞受容体を介してシグナルを伝達する作用物質、例えばT細胞受容体複合体の成分に対するMHC分子もしくは抗体の情況における抗原を除外する。一態様において、作用物質もしくは試験化合物は、T−betと直接相互作用するかもしくはT−betが相互作用する分子と直接相互作用する化合物(例えばT−betとT−bet標的分子との間の相互作用を阻害もしくは刺激する化合物、例えばDNAもしくは他のタンパク質)である。別の態様において、化合物は、例えばT−betが関与するシグナル伝達経路中でT−betの上流もしくは下流にある分子の活性を調節することによりT−bet発現および/もしくは活性を間接的に調節するものである。こうした化合物は下に詳細に記述されるところのこうした化合物について選択するスクリーニングアッセイを使用して同定可能である。
「小分子」という用語は当該技術分野の1用語でありかつ約1000分子量未満もしくは約500分子量未満である分子を包含する。一態様において、小分子はペプチド結合を独占的に含むわけではない。別の態様において、小分子はオリゴマーでない。活性についてスクリーニング可能な例示的小分子化合物は、限定されるものでないがペプチド、ペプチド模倣物、核酸、炭水化物、小有機分子(例えばポリケチド)(Caneら 1998.Science 282:63)および天然産物抽出物ライブラリーを挙げることができる。別の態様において、化合物は小型の有機非ペプチド化合物である。さらなる一態様において、小分子は生合成的でない。
本明細書で使用されるところの「T−betの調節物質」という用語は、T−betの発現、プロセシング、翻訳後修飾もしくは活性の調節物質を包含する。該用語は、T−bet遺伝子の転写、T−bet mRNAのプロセシング、T−bet mRNAの翻訳、T−betタンパク質の翻訳後修飾(例えばグリコシル化、ユビキチン化もしくはリン酸化)またはT−betタンパク質の活性を調節する作用物質、例えば化合物(1種もしくは複数)を包含する。「T−bet活性の調節物質」はT−bet活性を直接もしくは間接的に調節する化合物を包含する。例えば、T−bet活性の間接的調節物質はT−betを包含するシグナル伝達経路を調節するかもしれない。T−bet活性を直接調節する調節物質の例は、T−bet mRNAもしくはゲノムDNAに結合するアンチセンス核酸分子、T−betに細胞内で結合しかつT−bet活性を調節(すなわち阻害)する細胞内抗体、標的分子とT−betの相互作用を阻害するT−betペプチド、および細胞中でのT−bet活性の増大された発現を見込むT−betをコードする発現ベクター、ドミナントネガティブの形態のT−bet、ならびにT−betの活性を特異的に調節するよう作用する化合物を包含する。
本明細書で使用されるところのT−betタンパク質の「アゴニスト」は、天然に生じる形態のT−betタンパク質の生物学的活性もしくはそれの1サブセットを実質的に保持し得る。T−betタンパク質の「アンタゴニスト」は、例えばT−betタンパク質の細胞活性を競合的に調節することにより天然に生じる形態のT−betタンパク質の活性の1種もしくはそれ以上を阻害し得る。
本明細書で互換的に使用されるところの「T−bet活性」、「T−betの生物学的活性」もしくは「機能的活性T−bet」は、T−bet応答性の細胞もしくは組織、例えばT細胞、樹状細胞、NK細胞、または標準的技術に従ってin vivoもしくはin vitroで測定されるところのT−bet標的分子例えば核酸分子もしくはタンパク質標的分子に対してT−betタンパク質により発揮される活性を包含する。一態様において、T−bet活性はT−bet−標的分子との会合のような直接的活性である。あるいは、T−bet活性はT−bet標的分子とのT−betタンパク質の相互作用により媒介される下流の生物学的事象のような間接的活性である。T−betの生物学的活性は本明細書に記述され、かつ、限定されるものでないが:先天性および適応免疫系の細胞中のIFN−γ産生の調節、T細胞系譜の決定の調節、サイトカインの産生の調節、TGF−β媒介性のシグナル伝達の調節、Jak1/STAT−1経路の調節、IgGクラススイッチングの調節、Bリンパ球機能の調節、ならびにT−betの調節によって利益を得ることができる障害、例えば自己免疫疾患、多発性硬化症もしくは慢性関節リウマチ、例えばウイルスもしくは細菌への感染、喘息およびTh1もしくはTh2サイトカインが関与する他の障害もしくは望まれない状態例えば炎症の調節を挙げることができる。これらの知見は薬物標的および多様な疾患、障害もしくは状態における治療的介入の標的としてのT−bet(およびT−betが関与する経路中の他の分子)の使用を提供する。本発明はなおさらに、T−bet活性を調節する作用物質を含んでなるワクチンのような免疫調節組成物を提供する。
本明細書で使用されるところの「標的分子」もしくは「結合パートナー」という用語は、T−betが事実上結合もしくは相互作用しかつその相互作用が生物学的応答をもたらす分子である。標的分子はタンパク質もしくは核酸分子であり得る。本発明の例示的標的分子は、T−betタンパク質と同一のシグナル伝達経路中のタンパク質、例えば、例えばT細胞系譜の決定の調節、サイトカインの産生を調節すること、TGF−β媒介性のシグナル伝達を調節すること、Jak1/STAT−1経路を調節すること、IgGクラススイッチングを調節すること、Bリンパ球機能を調節することおよび自己免疫疾患を調節することを必要とする経路中でT−betタンパク質の上流(活性の賦活剤および阻害剤の双方を包含する)もしくは下流で機能しうるタンパク質を包含する。例示的T−bet標的分子はチロシンキナーゼ s、例えばITKもしくはrlkのようなTecキナーゼ、またはT−betがそれと相互作用して遺伝子転写を調節するもしくはDNA配列を包含する。
本明細書で使用されるところの「その転写がT−betにより調節される遺伝子」という用語は、T−betにより調節される制御領域を有する遺伝子を包含する。こうした遺伝子はT−betにより正もしくは負に調節される可能性がある。該用語は、T−betにより間接的に調節される、すなわちT−betが関与するシグナル伝達経路の活性化の結果として調節される遺伝子もまた包含する。T−betにより調節される例示的遺伝子は例えばサイトカイン遺伝子、例えばIL−2、IFN−γ、IL−4、IL−5、TNFα、TGF−β、LT(リンホトキシン)およびIL−10を包含する。
本明細書で使用されるところの「シグナル伝達経路」という用語は、細胞が細胞外の影響すなわちシグナル(例えばサイトカイン受容体もしくは抗原受容体のような細胞の表面上の受容体により伝達されるシグナル)を細胞応答(例えば遺伝子転写の調節)に転換する手段を包含する。例示的シグナル伝達経路は、JAK1/STAT−1経路(Leonard,W.2001.Int.J.Hematol.73:271)およびTGF−β経路(AttisanoとWrana.2002.Science.296:1646)を包含する。「T−betを巻き込むシグナル伝達経路」はT−betがシグナルを伝達する1シグナル伝達分子であるものである。
本明細書で使用されるところの「接触させること」(すなわち細胞、たとえば1個の細胞を化合物と接触させること)という用語は、化合物および細胞をin vitroで一緒にインキュベートすること(例えば化合物を培養物中の細胞に添加すること)、ならびに化合物および被験体の細胞がin vivoで接触されるような被験体に化合物を投与することを包含する。「接触させること」という用語は被験体中に天然に存在しうるT−bet調節物質への細胞の曝露(すなわち天然の生理学的過程の結果として起こりうる曝露)を包含しない。
本明細書で使用されるところの「ドミナントネガティブのT−betタンパク質」という用語は、天然の(すなわち天然に生じる野性型)T−bet分子と競合するがしかしT−bet活性を有しないT−bet分子(例えばその部分もしくは変異体)を包含する。こうした分子は細胞中のT−bet活性を効果的に減少させる。本明細書で使用されるところの「ドミナントネガティブのT−betタンパク質」はT−bet活性の強力な阻害剤である改変された形態のT−betを指す。
本明細書で使用されるところの「指標組成物」という用語は目的のタンパク質(例えばT−bet)を包含する組成物、例えば該タンパク質を天然に発現する細胞、該タンパク質をコードする発現ベクターを該細胞中に導入することにより該タンパク質を発現するよう工作された細胞、または該タンパク質を含有する細胞を含まない組成物(例えば精製された天然に生じるタンパク質もしくは組換え的に工作されたタンパク質)を指す。
本明細書で使用されるところの「細胞」という用語は原核生物および真核生物細胞を包含する。一態様において本発明の細胞は細菌細胞である。別の態様において本発明の細胞は酵母細胞のような真菌細胞である。別の態様において本発明の細胞は脊椎動物細胞、例えばトリもしくは哺乳動物細胞である。好ましい一態様において本発明の細胞はマウスもしくはヒト細胞である。
本明細書で使用されるところの「樹状細胞」という用語はT細胞の刺激においてとりわけ活性である1つの型の抗原提示細胞を指す。樹状細胞はGM−CSFの存在下で骨髄細胞を培養すること、ならびにMHCクラスII分子およびCD11cを発現する細胞を選択することにより得ることができる。樹状細胞はCD11b、DEC−205、CD8−αもまた発現し得る。
本明細書で使用されるところの「ナイーブなT細胞への抗原提示の部位」という用語は、例えばin vivoの初期免疫応答の間に樹状細胞を相互連結することにより提示されるところの抗原とナイーブなCD4 T細胞が最初に接触するリンパ組織内の部位を包含する。
本明細書で使用されるところの「CD8+エフェクターメモリー細胞」という用語は特定の1病原体に対する長期免疫の維持を司るCD8 T細胞を指す。CD8エフェクター/メモリー細胞はCD8+、CD44 High、CD62 High、CD69 HighおよびLy6C Highである。
本明細書で使用されるところの「細胞溶解活性」という用語は標的細胞を溶解する細胞例えばCD8+細胞もしくはNK細胞の能力を指す。こうした細胞溶解活性は、例えば標的細胞を放射活性に標識することにより標準的技術を使用して測定可能である。
本明細書で使用されるところの「T細胞」という用語は自己特異的T細胞応答のリプレッサーとして機能するCD25を発現するCD4+ T細胞(Treg)を指す。TR細胞は末梢T細胞における寛容の維持を司る。
本明細書で使用されるところの「末梢T細胞」という用語は胸腺を離れかつ末梢循環に進入する成熟シングルポジティブなT細胞を指す。
本明細書で使用されるところの「Tecキナーゼ」という用語はそのITKおよびRlk/Txk(rlk)が優勢なファミリーメンバーであるチロシンキナーゼの1ファミリーを指す。TecキナーゼはT細胞中で発現され、そしてT細胞のT細胞抗原受容体媒介性の活性化に関与する。タンパク質チロシンキナーゼのTecファミリーは、TCR、BCRおよびFcε受容体のような抗原受容体によるシグナル伝達において重要な役割を演じている。チロシンキナーゼのTecキナーゼファミリーのメンバーは例えばTec、Btk、Itk、RlkおよびBmxを包含する。
本明細書で使用されるところの「寛容」という用語はT細胞によるT細胞受容体媒介性のシグナルに対する不応答性を指す。こうしたT細胞媒介性のシグナルは例えばMHC分子もしくは外来MHC分子の情況での抗原を包含する。
本明細書で使用されるところの「系譜の決定」という用語は前駆細胞例えばThp細胞から特殊な1系譜の完全に分化したエフェクター細胞、例えばTh1もしくはTh2細胞のような受容体媒介性の刺激に際してサイトカインの特定の1プロフィルを分泌するT細胞へのT細胞系譜の発生を開始するプログラムを指す。
本明細書で使用されるところの「工作された」(工作された細胞でのような)という用語は、T−betタンパク質をコードする核酸分子が導入された細胞を指す。
本明細書で使用されるところの「細胞を含まない組成物」という用語は無傷の細胞を含有しない単離された組成物を指す。細胞を含まない組成物の例は細胞抽出物および単離されたタンパク質を含有する組成物を包含する。
本明細書で使用されるところの「レポーター遺伝子」という用語は検出可能な遺伝子産物例えばRNAもしくはタンパク質を発現するいかなる遺伝子も指す。好ましいレポーター遺伝子は容易に検出可能であるものである。レポーター遺伝子は、所望の転写制御配列を包含するかもしくは他の所望の特性を表す遺伝子との融合遺伝子の形態の構築物中に包含されてもまたよい。レポーター遺伝子の例は、限定されるものでないがCAT(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)(AltonとVapnek(1979)、Nature 282:864−869)ルシフェラーゼ、ならびに、β−ガラクトシダーゼ;ホタルルシフェラーゼ(deWetら(1987)、Mol.Cell.Biol.7:725−737);細菌のルシフェラーゼ(EngebrechtとSilverman(1984)、PNAS 1:4154−4158;Baldwinら(1984)、Biochemistry 23:3663−3667);アルカリホスファターゼ(Tohら(1989)Eur.J.Biochem.182:231−238、Hallら(1983)J.Mol.Appl.Gen.2:101)、ヒト胎盤分泌型アルカリホスファターゼ(CullenとMalim(1992)Methods in Enzymol.216:362−368)、および緑色蛍光タンパク質(米国特許第5,491,084号明細書;第WO 96/23898号明細書)のような他の酵素検出系を挙げることができる。
本明細書で使用されるところの「T−bet応答配列」という用語はT−betの活性により直接もしくは間接的に調節される(それにより例えばレポーター遺伝子の転写を介してT−betの活性をモニターし得る)DNA配列を指す。
本明細書で使用されるところの「T−betが欠損の細胞」という用語は、T−betが天然に欠損である被験体の細胞、ならびに非ヒトT−bet欠損動物、例えばそれらがT−betが欠損であるような変えられたマウスの細胞を包含することを意図している。「T−betが欠損の細胞」という用語はin vitroで培養される非ヒトのT−bet欠損動物もしくは被験体から単離された細胞もまた包含することを意図している。
本明細書で使用されるところの「非ヒトのT−bet欠損動物」という用語は、内因性遺伝子と動物の細胞、例えば動物の発生前の該動物の胚細胞中に導入された外因性DNA分子との間の相同的組換えにより内因性の遺伝子が変えられ、その結果内因性のT−bet遺伝子が変えられてそれによりT−betの非産生もしくは不完全なT−bet活性を有する突然変異体の形態のT−betの産生のいずれかに至る、非ヒト動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはマウスを指す。好ましくは、T−betの活性は完全に遮断されるが、とは言え該動物中でのT−bet活性の部分的阻害もまた包含される。「非ヒトのT−bet欠損動物」という用語は、特定の器官(1種もしくは複数)(例えばリンパ系器官)がT−bet遺伝子のホモ接合性突然変異を伴う胚幹(ES)細胞から生じるRAG−2胚盤胞相補系のような胚盤胞相補系を使用して生じられるキメラ動物(例えばマウス)を包含することもまた意図している。
特定の1タンパク質のアミノ酸配列と該タンパク質をコードし得るヌクレオチド配列との間に、遺伝暗号(下に示される)により定義されるところの既知のかつ決定的な対応が存在する。同様に、特定の1核酸分子のヌクレオチド配列とその核酸分子によりコードされるアミノ酸配列との間に、遺伝暗号により定義されるところの既知のかつ決定的な対応が存在する。
Figure 0004533627
Figure 0004533627
遺伝暗号の重要かつ公知の一特徴はその冗長性であり、それによりタンパク質を作成するのに使用されるアミノ酸の大部分について、1以上のコーディングヌクレオチドトリプレットが使用されるかもしれない(上に具体的に説明される)。従って、多数の異なるヌクレオチド配列が所定の一アミノ酸配列をコードするかもしれない。こうしたヌクレオチド配列は、それらが全生物体において同一のアミノ酸配列の産生をもたらすために機能的に同等とみなされる(とは言えある種の生物体はそれらが他者を行うよりも効率的にいくつかの配列を翻訳するかもしれない)。さらに、ときに、プリンもしくはピリミジンのメチル化変異体が所定のヌクレオチド配列中で見出されうる。こうしたメチル化は、三ヌクレオチドコドンと対応するアミノ酸との間のコーディング関係に影響を及ぼさない。
前述を鑑み、本発明のT−betタンパク質(もしくはそのいずれかの部分)をコードするDNAもしくはRNA分子のヌクレオチド配列は、DNAもしくはRNA分子をアミノ酸配列に翻訳するための遺伝暗号を使用してT−betアミノ酸配列を生じさせるのに使用し得る。同様に、いずれのT−betアミノ酸配列についても、T−betタンパク質をコードし得る対応するヌクレオチド配列を遺伝暗号(その冗長性のため、いずれかの所定のアミノ酸配列について複数の核酸配列を生じさせることができる)から推定し得る。従って、T−betヌクレオチド配列の本明細書の記述および/もしくは開示は、該ヌクレオチド配列によりコードされるアミノ酸配列の記述および/もしくは開示もまた包含するとみなされるべきである。同様に、本明細書のT−betアミノ酸配列の記述および/もしくは開示は、該アミノ酸配列をコードし得る全部の可能なヌクレオチド配列の記述および/もしくは開示もまた包含するとみなされるべきである。
BrachyuryもしくはTは、Tボックスと呼ばれる200アミノ酸のDNA結合ドメインを共有する転写因子の1ファミリーの創設メンバーである(Smith、1997;Papaioannou、1997;Meisler、1997に総説される)。Brachyury(「短い尾」のギリシア語)突然変異は、短いわずかにもつれた尾部を有したヘテロ接合性突然変異体動物で1927年に最初に記述された(Herrmannら、1990)。Brachyury Tボックスタンパク質のアミノ末端の半分(アミノ酸1〜229)は、配列特異的DNA結合活性を表すことが示されているTボックスとして知られる保存された1ドメインを含有する(Kispert,A.とHerrmann,B.G.1993、EMBO J.12:3211;Papapetrou,C.ら 1997.FEBS Lett.409:201;Kispert,A.ら、1995.EMBO J.14:4763)。C末端の半分は2対のトランス活性化および抑制ドメインを含有する。オルソロガス(otrhologous)種のTボックス領域間の配列の類似性は約99%であり得、また、非オルソロガス遺伝子間で約40〜70%である。Tボックスドメインは最近DNAと共結晶化され、そしてタンパク質が主および副溝双方でDNAを接触する新規の配列特異的DNA認識構造を示す(Mueller,C.W.とHerrmann,B.G.1997.Nature 389、884)。
酵母1ハイブリッドアプローチを使用してTh−1特異的転写因子が同定された。酵母細胞はIL−2プロモーター−レポーター遺伝子構築物を発現するようにし、そして抗CD3活性化Th1細胞クローンから作成したcDNAライブラリーで形質転換した。IL−2プロモーターの検査はNFκB部位のすぐ5’の−240ないし−220に1個の優れたTボックス結合部位を示す。付属として付けられる実施例に記述されるとおり、T−betをIL−2プロモーターに結合するその能力に基づく酵母1ハイブリッドスクリーニングアッセイで単離した。
マウスT−betをコードするヌクレオチド配列を配列番号3に示す。マウスT−betは残基136〜326に位置する190アミノ酸のTボックスドメインをもつ530アミノ酸のタンパク質である。マウスT−betのアミノ酸配列を配列番号4に示す。マウスT−bet配列を本明細書で記述されるとおりクローン化した後に、いずれかの既知タンパク質をコードすることが以前に知られていなかった核酸フラグメントからT−betのヒトオルソログ(ortholog)の配列を編纂することが可能であった。ヒトT−betのヌクレオチド配列を配列番号1に示す。ヒトT−betは残基138〜327に位置する190アミノ酸のTボックスドメインをもつ535アミノ酸のタンパク質である。ヒトT−bet遺伝子は第17染色体に位置する(map)。T−betファミリーのタンパク質の2メンバー(ヒトおよびマウス)のヌクレオチドおよびアミノ酸配列を図1および配列番号1〜4に示す。
本発明のT−betタンパク質はTボックスタンパク質に対する相同性を有する。Brachyuryを包含しないマウスに今や8種のTボックス遺伝子が存在する。これらはTbx1−6、T−brain−1(Tbr−1)および今やT−betを包含し、それぞれまるで異なりかつ通常は複雑な発現パターンをもつ。例えばT−brain−1の発現は主として大脳皮質内の別個の領域に限定される(Bulfone,A.ら 1995.Neuron 15、63。T−betは配列がTbr−1に最も似ている。Tボックスの外に、本発明のT−betタンパク質は他のTボックスタンパク質に対する類似性をもたない。
T−betはT細胞中でのみ発現されるTボックスタンパク質であり、そして配列がTbr−1に最も似ている。他の種もまたBrachyury様遺伝子を発現する。こうした脊椎動物種は、アフリカツメガエル(Xenopus)、ゼブラフィッシュ、ニワトリおよびヒト(Rao、1994;HorbとThomsen、1997;Conlonら、1996;Ryanら、1996;Schulte−Merkerら、1994;Edwardsら、1996;Morrisonら、1996;Lawら、1995;Cambellら、1998)、ならびにナメクジウオ、ホヤ、棘皮動物、ケノルハブディティス エレガンス(Caenorhabditis elegans)、ショウジョウバエ属(Drosophila)および他の昆虫のようなより離れた種を包含する(Hollandら、1995)。これらの遺伝子は配列および発現パターン双方が保存されている。
T−betは、それがチロシンリン酸化されるべき唯一のTボックスタンパク質であるために独特である。ヒトT−betのTyr76、Tyr119およびTyr531の3個、ならびにマウスT−betのTyr525の1個の予測されるチロシンリン酸化部位が存在する。核局在化配列もまたヒトT−betのアミノ酸498〜501およびマウスT−betの493〜496に存在する。マッピング実験は2個のトランス活性化ドメイン(Tボックスドメインの5’に1個および3’に1個)を位置づける。本明細書に示されるデータは、T−betが、コンセンサスTボックス部位(5’−GGGAATTTCACACCTAGGTGTGAAATTCCC−3’として標的部位選択によりin vitroで定義される)ならびにヒトIL−2プロモーター、マウスIL−2プロモーター、ヒトIFN−γイントロンIIIおよびマウスIFN−γ近位プロモーターの2個の結合部位に結合することを示す。(Szaboら 2000.Cell 100:655−669)。T−betは胸腺および末梢リンパ系中でのみ発現される。末梢においてT−betはTh1細胞中でのみ発現され、そこでそれはTcR刺激およびIL−12双方に応答して誘導される。胸腺におけるT−betのレベルはDNおよびRag2−/−胸腺細胞中で最高である。
これらのデータは、新規TボックスファミリーメンバーT−betの選択的発現が組織特異的IFN−γ発現の原因であることを示す。T−betはTh1細胞中でのみ発現されかつTh2細胞中でされず、また、T細胞受容体によるシグナルの伝達に際して前者中で誘導される。
加えて、T−betはIFN−γ遺伝子の強力なトランス活性化因子である。T−betの発現は:Th1細胞、B細胞、NK細胞および樹状細胞を包含する適応および先天性免疫系の細胞中でのIFN−γ発現と相関する。T−betは、ナイーブなThp細胞からのTh1系譜の発生を開始させかつTh1遺伝プログラムを開始することおよびTh2細胞中の相反するプログラムを抑制することの双方により作用する遺伝プログラムを司る。
本発明の多様な局面を以下の小区分にさらに詳細に記述する:
I.単離された核酸分子
本発明の一局面はT−betをコードする単離された核酸分子に関する。好ましい一態様において、本発明の核酸分子は配列番号1もしくは配列番号3に示されるヌクレオチド配列を含んでなる。別の態様において、本発明の核酸分子は配列番号1の最低約700の連続するヌクレオチドもしくは配列番号3の最低約500の連続するヌクレオチドを含んでなる。好ましい一態様において、本発明の核酸分子は配列番号1の最低約800、最低約1000、最低約1200、最低約1400もしくは最低約1600の連続するヌクレオチドを含んでなる。別の好ましい態様において、本発明の核酸分子は配列番号3の最低約600、最低約800、最低約1000、最低約1200もしくは最低約1400の連続するヌクレオチドを含んでなる。
他の態様において、該核酸分子は:配列番号1の最低約700、最低約800、最低約1000、最低約1200、最低約1400もしくは最低約1600の連続するヌクレオチドを含んでなる核酸分子と最低70%の同一性、より好ましくは80%の同一性、およびなおより好ましくは90%の同一性を有する。他の態様において、該核酸分子は:配列番号3の最低約600、最低約800、最低約1000、最低約1200もしくは最低約1400の連続するヌクレオチドを含んでなる核酸分子と最低70%の同一性、より好ましくは80%の同一性、およびなおより好ましくは90%のヌクレオチド同一性を有する。
遺伝暗号の縮重により配列番号1もしくは3と異なりかつ従って配列番号1および3によりコードされるものと同一のT−betタンパク質をコードする核酸分子が本発明により包含される。従って、別の態様において、本発明の単離された核酸分子は配列番号2もしくは配列番号4に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する。
加えて、T−betタンパク質をコードする核酸分子は標準的分子生物学技術および本明細書に提供される配列情報を使用して他の供給源から単離され得る。例えば、T−bet DNAは、ハイブリダイゼーションプローブとして配列番号1もしくは3の全部もしくは部分、および標準的ハイブリダイゼーション技術(例えばSambrook,J.ら Molecular Cloning:A Laboratory Manual 第2版、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー(Cold Spring Harbor Laboratory)、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー、1989に記述されるところの)を使用してヒトゲノムDNAライブラリーから単離し得る。さらに、T−bet遺伝子の全部もしくは一部分を包含する核酸分子は配列番号1もしくは3の配列に基づき設計したオリゴヌクレオチドプライマーを使用するポリメラーゼ連鎖反応により単離し得る。例えば、mRNAを(例えばChirgwinら(1979)Biochemistry 18:5294−5299のチオシアン酸グアニジウム抽出手順により)細胞から単離し得、そして逆転写酵素(例えばギブコ/BRL(Gibco/BRL)、メリーランド州ベセスダから入手可能なモロニーMLV逆転写酵素;もしくはセイカガク アメリカ インク(Seikagaku America,Inc.)、フロリダ州セントピーターズバーグから入手可能なAMV逆転写酵素)を使用してcDNAを調製し得る。PCR増幅のための合成オリゴヌクレオチドプライマーは、配列番号1もしくは3に示されるヌクレオチド配列に基づき設計が可能である。本発明の核酸は、標準的PCR増幅技術に従い、鋳型としてのcDNAあるいはゲノムDNAおよび適切なオリゴヌクレオチドプライマーを使用して増幅し得る。そのように増幅した核酸を適切なベクターにクローン化しかつDNA配列分析により特徴づけが可能である。さらに、T−betヌクレオチド配列に対応するオリゴヌクレオチドは例えば自動DNA合成装置を使用する標準的合成技術により製造し得る。
配列番号1および3に示されるT−betヌクレオチド配列に加え、T−betのヌクレオチドもしくはアミノ酸配列の小さな変化につながるDNA配列多形が集団内に存在しうることが当業者により認識されるであろう。T−bet遺伝子中のこうした遺伝子多形は天然の対立遺伝子変異により集団内の個体間で存在しうる。こうした天然の対立遺伝子変異は典型的には1遺伝子のヌクレオチド配列中の1〜2%の変化をもたらし得る。天然の対立遺伝子変異の結果でありかつT−betの機能的活性を変えないT−bet中のいかなるそして全部のこうしたヌクレオチド変異および生じるアミノ酸の多形も、本発明の範囲内にあることを意図している。
本発明のT−bet DNAの天然の対立遺伝子変異体に対応する核酸分子は、高ストリンジェンシーハイブリダイゼーション条件下で標準的ハイブリダイゼーション技術に従ってハイブリダイゼーションプローブとしてヒトDNAもしくはその一部分を使用して本明細書に開示されるT−bet核酸分子に対するそれらの相同性に基づき単離が可能である。例示的高ストリンジェンシー条件は、約45℃の温度で数時間ないし一夜の6×塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム(SSC)を含有するハイブリダイゼーション緩衝液中でのハイブリダイゼーション、次いで約50〜65℃の温度での0.2×SSC、0.1%SDSを含有する洗浄緩衝液中での1回もしくはそれ以上の洗浄を包含する。従って、別の態様において、本発明の単離された核酸分子は配列番号1もしくは3のヌクレオチド配列を含んでなる第二の核酸分子に高ストリンジェンシー条件下でハイブリダイズする。好ましくは、配列番号1もしくは3の配列番号の配列に高ストリンジェンシー条件下でハイブリダイズする本発明の単離された核酸分子。一態様において、こうした核酸分子は長さが最低約700、800、900、1000、1200、1300、1400、1500もしくは1600ヌクレオチドである。別の態様において、こうした核酸分子は配列番号1の最低約700、800、900、1000、1200、1300、1400、1500もしくは1600の連続するヌクレオチドまたは配列番号3の最低約500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400もしくは1500の連続するヌクレオチドを含んでなる。好ましくは、単離された核酸分子はT−bet核酸分子の天然に生じる対立遺伝子変異体に対応する。
集団中に存在しうるT−bet配列の天然に生じる対立遺伝子変異体に加え、当業者は、配列番号1もしくは3のヌクレオチド配列中に突然変異により小さな変化を導入してそれによりT−betタンパク質の機能的活性を変えることなくコードされるタンパク質のアミノ酸配列の変化に至るかもしれないことをさらに認識するであろう。例えば、「非不可欠の」アミノ酸残基のアミノ酸置換に至るヌクレオチド置換を配列番号1もしくは3の配列中で行いうる。1個の「非不可欠の」アミノ酸残基はDNAと相互作用するその能力もしくはIFN−γプロモーターからの転写を高めるその能力のようなT−betの機能的活性を変えることなくT−betの野性型配列(例えば配列番号1もしくは3の配列)から変えることができる残基である一方、「不可欠の」アミノ酸残基は機能的活性に必要とされる。
従って、本発明の別の局面はT−bet活性に不可欠でないアミノ酸残基の変化を含有するT−betタンパク質をコードする核酸分子に関する。こうしたT−betタンパク質は配列番号2もしくは4とアミノ酸配列が異なるがそれでもなおT−bet活性を保持する。T−betタンパク質の非天然の変異体をコードする単離された核酸分子は、コードされるタンパク質に1個もしくはそれ以上のアミノ酸の置換、付加もしくは欠失が導入されるような配列番号1もしくは3のヌクレオチド配列中に1個もしくはそれ以上のヌクレオチドの置換、付加もしくは欠失を導入することにより創製し得る。突然変異は部位特異的突然変異誘発およびPCR媒介性突然変異誘発のような標準的技術により配列番号1もしくは3に導入可能である。好ましくは、保存的アミノ酸置換を1個もしくはそれ以上の非不可欠のアミノ酸残基で行う。「保存的アミノ酸置換」はアミノ酸残基を類似の側鎖を有するアミノ酸残基で置き換えるものである。塩基性側鎖(例えばリシン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えばアスパラギン酸、グルタミン酸)、荷電しない極性側鎖(例えばグリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、トレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えばアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β−分枝状側鎖(例えばトレオニン、バリン、イソロイシン)および芳香族側鎖(例えばチロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)を包含する類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーが当該技術分野で定義されている。従って、T−bet中の非不可欠なアミノ酸残基は、好ましくは同一の側鎖ファミリーからの別のアミノ酸残基で置き換える。
あるいは、別の態様において、突然変異は、飽和突然変異誘発によるようにT−betのコーディング配列の全部もしくは一部に沿って無作為に導入可能であり、そして、結果として生じる突然変異体は、DNAに結合するおよび/もしくは転写を活性化するそれらの能力についてスクリーニングして機能的活性を保持する突然変異体を同定し得る。突然変異誘発後に、コードされるT−bet突然変異体タンパク質を宿主細胞中で組換え的に発現させることができ、そして、T−bet活性を評価するための当該技術分野で利用可能なアッセイを使用して(例えばDNA中に存在するTボックス結合配列に結合する該タンパク質の能力を測定することにより、またはT細胞のTh1もしくはTh2表現型を調節する該タンパク質の能力を測定することにより突然変異体タンパク質の機能的活性を測定し得る。
本発明の別の局面はT−bet mRNAもしくは遺伝子のコーディング鎖に対しアンチセンスである単離された核酸分子に関する。本発明のアンチセンス核酸分子はT−betコーディング鎖全体もしくはその一部分のみに相補的であり得る。一態様において、アンチセンス核酸分子はタンパク質のT−betファミリーに独特であるかもしくは特定の種からのT−bet配列に独特であるT−betをコードするヌクレオチド配列のコーディング鎖のコーディング領域に対しアンチセンスである。別の態様において、アンチセンス核酸分子はタンパク質のT−betファミリーに独特であるかもしくは特定の種からのT−bet配列に独特であるT−betをコードするヌクレオチド配列のコーディング鎖の非コーディング領域に対しアンチセンスである。好ましい態様において、本発明のアンチセンス分子は配列番号1の非コーディング鎖の最低約700の連続するヌクレオチド、より好ましくは配列番号1の非コーディング鎖の最低800、1000、1200、1400もしくは1600の連続するヌクレオチド、または配列番号3の非コーディング鎖の最低約500の連続するヌクレオチド、より好ましくは配列番号3の最低600、800、1000、1200もしくは1400の連続するヌクレオチドを含んでなる。
本明細書に開示されるT−betをコードするコーディング鎖配列(例えば配列番号1および3が与えられれば、本発明のアンチセンス核酸はワトソンとクリックの塩基対形成の規則に従って設計が可能である。アンチセンス核酸分子はT−bet mRNAのコーディング領域全体に相補的であってよいか、あるいはT−bet mRNAのコーディングもしくは非コーディング領域の一部分のみに対しアンチセンスであるオリゴヌクレオチドであり得る。例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドはT−bet mRNAの翻訳開始部位の周囲の領域に相補的であってよい。アンチセンスオリゴヌクレオチドは例えば長さが約15、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45もしくは50ヌクレオチドであり得る。本発明のアンチセンス核酸は当該技術分野で既知の手順を使用する化学合成および酵素的連結反応を使用して構築し得る。例えば、アンチセンス核酸(例えばアンチセンスオリゴヌクレオチド)は、天然に生じるヌクレオチド、または該分子の生物学的安定性を増大させるかもしくはアンチセンスとセンス核酸との間で形成される二重鎖の物理的安定性を増大させるよう設計された多様に修飾されたヌクレオチドを使用して化学的合成が可能であり、例えばホスホロチオエート誘導体およびアクリジン置換ヌクレオチドが使用可能である。あるいは、アンチセンス核酸は、核酸をアンチセンスの向きでサブクローニングした発現ベクターを使用して生物学的に製造し得る(すなわち、挿入された核酸から転写されるRNAは、以下の小区分にさらに記述される目的の標的核酸に対しアンチセンスの向きのものであることができる)。
別の態様において、本発明のアンチセンス核酸はリボザイムである。リボザイムは、それらがそれに対する相補的領域を有するmRNAのような一本鎖核酸を切断することが可能であるリボヌクレアーゼ活性をもつ触媒的RNA分子である。T−betをコードする核酸に対する特異性を有するリボザイムは本明細書に開示されるT−bet遺伝子のヌクレオチド配列に基づき設計し得る。例えば、活性部位の塩基配列がT−betをコードするmRNA中の切断されるべき塩基配列に相補的であるテトラヒメナ(Tetrahymena)のL−19 IVS RNAの誘導体を構築し得る。例えばCechら 米国特許第4,987,071号明細書;およびCechら 米国特許第5,116,742号明細書を参照されたい。あるいは、T−bet mRNAを使用してRNA分子のプールから特異的リボヌクレアーゼ活性を有する触媒的RNAを選択し得る。例えばBartel,D.とSzostak,J.W.(1993)Science 261:1411−1418を参照されたい。
別の態様において、RNAiを使用してT−bet発現を阻害し得る。RNA干渉(RNAi)は二本鎖RNA(dsRNA)を使用して該dsRNAと同一の配列を含有するメッセンジャーRNA(mRNA)を分解する転写後の標的を定められた遺伝子サイレンシング技術である(Sharp,P.A.とZamore,P.D.287、2431−2432(2000);Zamore,P.D.ら Cell 101、25−33(2000)。Tuschl,T.ら Genes Dev.13、3191−3197(1999))。該過程は、内因性リボヌクレアーゼがより長いdsRNAを低分子干渉RNAすなわちsiRNAと命名されるより短い21もしくは22ヌクレオチド長のRNAに切断する場合に起こる。該より小さいRNAセグメントがその後標的mRNAの分解を媒介する。
RNAiのアンチセンスRNA鎖は、T−betのコーディング領域の少なくとも一部分またはT−bet遺伝子の5’もしくは3’非翻訳領域の少なくとも一部分に対しアンチセンスであり得る。一態様において、siRNA二重鎖は2ntの3’オーバーハングを有するための様式で対にされた21ntのセンスおよび21ntのアンチセンス鎖から構成される。一態様においてオーバーハング中にTTを伴うsiRNA配列。標的領域は例えば開始コドンの50ないし100nt下流であり得、3’−UTRもまた標的とされうる。一態様において、23ntの配列モチーフAA(N19)TT(N、いずれかのヌクレオチド)を探索しそして約30〜70%の間のG/C含量を伴うヒットを選択し得る。適する配列が見出されない場合はモチーフNA(N21)を使用して検索を拡大する。siRNAは好ましくは適切に保護されたリボヌクレオシドホスホルアミダイトおよび慣習的DNA/RNA合成装置を使用して化学的に合成する。siRNAは例えばダーマコン(Dharmacon)、ゼラゴン インク(Xeragon Inc)、プロリゴ(Proligo)およびアムビオン(Ambion)からまた商業的にも入手可能である。一態様において、アンチセンスRNAでの使用について上述された化学の1種もしくはそれ以上を使用し得る。
本発明のなお別の局面はT−bet融合タンパク質をコードする単離された核酸分子に関する。非T−betタンパク質、ポリペプチドもしくはペプチドをコードする第二のヌクレオチド配列に効果的に連結されたT−betタンパク質、ポリペプチドもしくはペプチドをコードする最低1種の第一のヌクレオチド配列を含んでなるこうした核酸分子が標準的組換えDNA技術により製造可能である。T−bet融合タンパク質は下の小区分IIIにさらに詳細に記述する。
II.組換え発現ベクターおよび宿主細胞
本発明の別の局面はT−bet(もしくはその一部分)をコードする核酸を含有するベクター、好ましくは組換え発現ベクターに関する。本発明の発現ベクターは宿主細胞中での核酸の発現に適する形態の本発明の核酸を含んでなり、これは、該組換え発現ベクターが、発現されるべき核酸配列に効果的に連結されている発現に使用されるべき宿主細胞に基づいて選択された1種もしくはそれ以上の制御配列を包含することを意味する。組換え発現ベクター内で、「操作可能に連結される」は、目的のヌクレオチド配列が(例えばin vitro転写/翻訳系でもしくはベクターが宿主細胞中に導入される場合は宿主細胞中で)該ヌクレオチド配列の発現を見込む様式で制御配列(1種もしくは複数)に連結されることを意味することを意図している。「制御配列」という用語はプロモーター、エンハンサーおよび他の発現調節領域(例えばポリアデニル化シグナル)を包含する。こうした制御配列は例えばGoeddel;Gene Expression Technology:Methods in Enzymology 185、アカデミック プレス(Academic Press)、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)に記述される。制御配列は、多くの型の宿主細胞中でのヌクレオチド配列の構成的発現を指図するもの、およびある宿主細胞中でのみ該ヌクレオチド配列の発現を指図するもの(例えば組織特異的制御配列)を包含する。発現ベクターの設計は形質転換されるべき宿主細胞の選択、所望のタンパク質の発現のレベルなどのような因子に依存しうることが当業者により認識されるであろう。本発明の発現ベクターを宿主細胞中に導入してそれにより本明細書に記述されるところの核酸によりコードされる融合タンパク質もしくはペプチド(例えばT−betタンパク質、突然変異体の形態のT−betタンパク質、T−bet融合タンパク質など)を包含するタンパク質もしくはペプチドを産生し得る。
本発明の組換え発現ベクターは原核生物もしくは真核生物細胞中でのT−betタンパク質の発現のため設計可能である。例えば、T−betは大腸菌(E.coli)のような細菌細胞、昆虫細胞(バキュロウイルス発現ベクターを使用する)、酵母細胞もしくは哺乳動物細胞中で発現させ得る。適する宿主細胞はGoeddel、Gene Expression Technology:Methods in Enzymology 185、アカデミック プレス(Academic Press)、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)にさらに論考されている。あるいは、組換え発現ベクターは例えばT7プロモーター制御配列およびT7ポリメラーゼを使用してin vitroで転写かつ翻訳してもよい。
原核生物中でのタンパク質の発現は、融合もしくは非融合いずれかのタンパク質の発現を指図する構成的もしくは誘導可能なプロモーターを含有するベクターを用いて大腸菌(E.coli)中で最もしばしば実施される。融合ベクターは、その中にコードされるタンパク質に、通常は該組換えタンパク質のアミノ末端に多数のアミノ酸を付加する。こうした融合ベクターは1種もしくはそれ以上の目的すなわち1)組換えタンパク質の発現を増大させる;2)組換えタンパク質の溶解性を増大させる;3)親和性精製においてリガンドとして作用することにより組換えタンパク質の精製において補助する;4)タンパク質の検出および/もしくは精製で補助するためのエピトープ標識を提供する;ならびに/または5)タンパク質の検出で補助するためのマーカー(例えばβ−ガラクトシダーゼ融合物を使用する色マーカー)を提供する、にかなう可能性がある。しばしば、融合発現ベクターにおいてタンパク質分解性切断部位が融合部分および組換えタンパク質の接合部に導入され、融合タンパク質の精製後に融合部分からの組換えタンパク質の分離を可能にする。こうした酵素およびそれらのコグネイト認識配列は第Xa因子、トロンビンおよびエンテロキナーゼを包含する。典型的な融合発現ベクターは、標的組換えタンパク質にそれぞれグルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、マルトースE結合タンパク質もしくはプロテインAを融合するpGEX(ファルマシア バイオテック インク(Pharmacia Biotech Inc.);Smith,D.B.とJohnson,K.S.(1988)Gene 67:31−40)、pMAL(ニュー イングランド バイオラブス(New England Biolabs)、マサチューセッツ州ビバリー)およびpRIT5(ファルマシア(Pharmacia)、ニュージャージー州ピスカタウェイ)を包含する。組換えタンパク質はまた、上で論考されたと同一の目的上融合タンパク質として真核生物細胞中でも発現し得る。
適する誘導可能な非融合大腸菌(E.coli)発現ベクターの例は、pTrc(Amannら、(1988)Gene 69:301−315)およびpET 11d(Studierら、Gene Expression Technology:Methods in Enzymology 185、アカデミック プレス(Academic Press)、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)60−89)を包含する。pTrcベクターからの標的遺伝子発現はハイブリッドtrp−lac融合プロモーターからの宿主RNAポリメラーゼの転写に頼る。pET 11dベクターからの標的遺伝子発現は共発現されるウイルスRNAポリメラーゼ(T7 gnl)により媒介されるT7 gn10−lac融合プロモーターからの転写に頼る。このウイルスのポリメラーゼはlacUV 5プロモーターの転写制御下にT7 gnl遺伝子をもつ常在性λプロファージから宿主株BL21(DE3)もしくはHMS174(DE3)により供給される。
大腸菌(E.coli)中での組換えタンパク質発現を最大にする1戦略は、組換えタンパク質をタンパク質分解的に切断する損なわれた能力をもつ宿主細菌中で該タンパク質を発現することである(Gottesman,S.、Gene Expression Technology:Methods inEnzymology 185、アカデミック プレス(Academic Press)、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)119−128)。別の戦略は、各アミノ酸の個々のコドンが大腸菌(E.coli)で優先的に利用されるものとなるように発現ベクター中に挿入されるべき核酸の核酸配列を変えることである(Wadaら、(1992)Nuc.Acids Res.20:2111−2118)。本発明の核酸配列のこうした変更は標準的DNA合成技術により実施可能である。
別の態様においてT−bet発現ベクターは酵母発現ベクターである。酵母、ビール酵母菌(S.cerevisae)中での発現のためのベクターの例はpYepSec1(Baldariら、(1987)EMBO J.6:229−234)、pMFa(KurjanとHerskowitz、(1982)Cell 30:933−943)、pJRY88(Schultzら、(1987)Gene 54:113−123)およびpYES2(インビトロジェン コーポレーション(Invitrogen Corporation)、カリフォルニア州サンディエゴ)を包含する。
あるいは、T−betはバキュロウイルス発現ベクターを使用して昆虫細胞中で発現し得る。培養された昆虫細胞(例えばSf9細胞)中でのタンパク質の発現に利用可能なバキュロウイルスベクターは、pAc系列(Smithら、(1983)Mol.Cell Biol.3:2156−2165)およびpVL系列(Lucklow,V.A.とSummers,M.D.、(1989)Virology 170:31−39)を包含する。
なお別の態様において、本発明の核酸は哺乳動物発現ベクターを使用して哺乳動物細胞中で発現される。哺乳動物発現ベクターの例は、pMex−NeoI、pCDM8(Seed,B.、(1987)Nature 329:840)およびpMT2PC(Kaufmanら(1987)、EMBO J.6:187−195)を包含する。哺乳動物細胞中で使用される場合、発現ベクターの制御機能はしばしばウイルスの調節要素により提供される。例えば、普遍的に使用されるプロモーターはポリオーマ、アデノウイルス2、サイトメガロウイルスおよびSV40由来である。
別の態様において、組換え哺乳動物発現ベクターは特定の細胞型中で優先的に核酸の発現を指図することが可能である(例えば核酸を発現させるのに組織特異的調節要素を使用する)。組織特異的調節要素は当該技術分野で既知である。適する組織特異的プロモーターの制限しない例は、リンパ組織特異的プロモーター(CalameとEaton(1988)Adv.Immunol.43:235−275)、とりわけT細胞受容体(WinotoとBaltimore(1989)EMBO J.:729−733)および免疫グロブリン(Banerjiら(1983)Cell 33:729−740;QueenとBaltimore(1983)Cell 33:741−748)のプロモーター、アルブミンプロモーター(肝特異的;Pinkertら(1987)Genes Dev.:268−277)、ニューロン特異的プロモーター(例えば神経細糸プロモーター;ByrneとRuddle(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:5473−5477)、膵特異的プロモーター(Edlundら(1985)Science 230:912−916)ならびに乳腺特異的プロモーター(例えば乳ホエイプロモーター;米国特許第4,873,316号明細書および欧州特許出願公開第264,166号明細書)を包含する。発生的に調節されるプロモーター、例えばマウスhoxプロモーター(KesselとGruss(1990)Science 249:374−379)およびα−フェトプロテインプロモーター(CampesとTilghman(1989)Genes Dev.:537−546)もまた包含される。
さらに、哺乳動物細胞中での使用のための誘導可能な調節系、例えば遺伝子発現が重金属イオン(例えばMayoら(1982)Cell 29:99−108;Brinsterら(1982)Nature 296:39−42;Searleら(1985)Mol.Cell Biol.:1480−1489を参照されたい)、熱ショック(例えばHeat Shock Response、Nouer,L.編、CRC、フロリダ州ボカレイトン中Nouerら(1991)、pp167−220を参照されたい)、ホルモン(例えばLeeら(1981)Nature 294:228−232;Hynesら(1981)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:2038−2042;Klockら(1987)Nature 329:734−736;IsraelとKaufman(1989)Nucl.Acids.Res.17:2589−2604;およびPCT公開第WO 93/23431号明細書を参照されたい)、FK−506関連分子(例えばPCT公開第WO 94/18317号明細書を参照されたい)、もしくはテトラサイクリン(Gossen,M.とBujard,H.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5547−5551;Gossen,M.ら(1995)Science 268:1766−1769;PCT公開第WO 94/29442号明細書;およびPCT公開第WO 96/01313号明細書を参照されたい)により調節される系が当該技術分野で既知である。従って、別の態様において、本発明はT−bet DNAが誘導可能な真核生物プロモーターに効果的に連結されてそれにより真核生物細胞中でのT−betタンパク質の誘導可能な発現を見込む組換え発現ベクターを提供する。
本発明はさらに、発現ベクターにアンチセンスの向きでクローン化された本発明のDNA分子を含んでなる組換え発現ベクターを提供する。すなわち、DNA分子はT−bet mRNAに対しアンチセンスであるRNA分子の(DNA分子の転写による)発現を見込む様式で制御配列に効果的に連結される。多様な細胞型でのアンチセンスRNA分子の継続的発現を指図する、アンチセンスの向きでクローン化された核酸に効果的に連結された制御配列を選ぶことができ、例えば、アンチセンスRNAの構成的、組織特異的もしくは細胞型特異的発現を指図するウイルスプロモーターおよび/もしくはエンハンサーまたは制御配列を選ぶことができる。アンチセンス発現ベクターは、高効率の制御領域の制御下にアンチセンス核酸を産生する組換えプラスミド、ファージミドもしくは弱毒化ウイルスの形態にあることができ、その活性はベクターが導入される細胞型により決定され得る。アンチセンス遺伝子を使用する遺伝子発現の調節の論考についてはWeintraub,H.ら、Antisense RNA as a molecular tool for genetic analysis,Reviews−Trends in Genetics、Vol.1(1)1986を参照されたい。
本発明の別の局面は、本発明のベクター、好ましくは組換え発現ベクターが導入されている組換え宿主細胞に関する。宿主細胞はいかなる原核生物もしくは真核生物細胞であってもよい。例えば、T−betタンパク質は大腸菌(E.coli)のような細菌細胞、昆虫細胞、酵母もしくは哺乳動物細胞(チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)もしくはCOS細胞のような)中で発現させてよい。他の適する宿主細胞が当業者に既知である。ベクターDNAは慣習的形質転換もしくはトランスフェクション技術を介して原核生物もしくは真核生物細胞中に導入し得る。本明細書で使用されるところの「形質転換」および「トランスフェクション」という用語は、リン酸カルシウムもしくは塩化カルシウム共沈殿、DEAE−デキストラン媒介性のトランスフェクション、リポフェクションまたは電気穿孔法を包含する、宿主細胞中に外来核酸(例えばDNA)を導入するための多様な技術的に認識される技術を指すことを意図している。宿主細胞の適する形質転換もしくはトランスフェクション方法は、Sambrookら(Molecular Cloning:A Laboratory Manual、第2版、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー プレス(Cold Spring Harbor Laboratory press)(1989))および他の実験室手引き書に見出し得る。
哺乳動物細胞の安定なトランスフェクションのために、使用される発現ベクターおよびトランスフェクション技術に依存して細胞の小部分のみがそれらのゲノム中に外来DNAを組込みうることが既知である。これらの組込み体を同定かつ選択するために、選択可能なマーカー(例えば抗生物質に対する耐性)をコードする遺伝子を一般に目的の遺伝子と一緒に宿主細胞に導入する。好ましい選択可能なマーカーはG418、ヒグロマイシンおよびメトトレキサートのような化合物に対する耐性を賦与するものを包含する。選択可能なマーカーをコードする核酸はT−betをコードするものと同一ベクター上で宿主細胞に導入してよいか、もしくは別個のベクター上で導入してよい。導入された核酸で安定にトランスフェクトされた細胞は化合物選択により同定可能である(例えば、選択可能なマーカー遺伝子を組込んだ細胞は生き残ることができる一方、他の細胞は死ぬ)。
培養物中の原核生物もしくは真核生物宿主細胞のような本発明の宿主細胞を使用してT−betタンパク質を産生(すなわち発現)させ得る。従って、本発明はさらに、本発明の宿主細胞を使用するT−betタンパク質の製造方法を提供する。一態様において、該方法は、本発明の宿主細胞(T−betをコードする組換え発現ベクターが導入されている)をT−betが産生されるまで適する培地中で培養することを含んでなる。別の態様において、該方法は培地もしくは宿主細胞からT−betを単離することをさらに含んでなる。その天然の形態において、T−betタンパク質は細胞内タンパク質であり、そして従って組換えT−betタンパク質は組換え宿主細胞中で細胞内で発現され得そしてその後例えば宿主細胞を溶解することおよびライセートから組換えT−betタンパク質を回収することにより宿主細胞から単離し得る。あるいは、組換えT−betタンパク質は該タンパク質が宿主細胞から分泌されるような該タンパク質のアミノ末端に異種シグナル配列を効果的に連結することにより細胞外タンパク質として製造し得る。この場合、組換えT−betタンパク質は細胞を培養する培地から回収可能である。
本発明のある宿主細胞は非ヒトトランスジェニック動物を製造するためにもまた使用可能である。例えば、一態様において、本発明の宿主細胞は、T−betコーディング配列が導入されている受精卵母細胞もしくは胚幹細胞である。その後、こうした宿主細胞を使用して、外因性のT−bet配列がそれらのゲノム中に導入されている非ヒトトランスジェニック動物、もしくは内因性のT−bet配列が変えられている相同的組換え動物を創製し得る。こうした動物はT−betの機能および/もしくは活性を研究するためならびにT−bet活性の調節物質を同定かつ/もしくは評価するために有用である。従って、本発明の別の局面はT−betタンパク質もしくはT−betタンパク質の一部分をコードするトランスジーンを運搬する細胞を含有する非ヒトトランスジェニック動物に関する。本発明のトランスジェニック動物の一下位態様(subembodiment)において、トランスジーンは内因性のT−betタンパク質をコードする内因性遺伝子を変える(例えば、内因性のT−bet遺伝子が機能的に混乱もしくは「ノックアウト」されている、または内因性のT−bet遺伝子のヌクレオチド配列が突然変異されている、または内因性のT−bet遺伝子の転写制御領域が変えられている相同的組換え動物)。
本発明のトランスジェニック動物は、T−betをコードする核酸を例えば微小注入法により受精卵母細胞の雄性前核中に導入すること、および該卵母細胞を偽妊娠の雌性育成動物中で発生させることにより創製し得る。配列番号1もしくは3のT−betヌクレオチド配列をトランスジーンとして非ヒト動物のゲノム中に導入し得る。イントロン配列およびポリアデニル化シグナルもまた、該トランスジーンの発現の効率を増大させるために該トランスジーン中に包含し得る。組織特異的調節配列(1種もしくは複数)をT−betトランスジーンに操作可能に連結してT−betタンパク質の発現を特定の細胞に向かわせることが可能である。胚操作および微小注入を介するトランスジェニック動物、とりわけマウスのような動物の生成方法は当該技術分野で慣習的になっており、そして例えば、双方ともLederらによる米国特許第4,736,866号および同第4,870,009号明細書、Wagnerらによる米国特許第4,873,191号明細書、ならびにHogan,B.、Manipulating the Mouse Embryo、(コールド スプリング ハーバー ラボラトリー プレス(Cold Spring Harbor Laboratory Press)、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー、1986)に記述される。類似の方法を他のトランスジェニック動物の製造で使用する。トランスジェニック創始体動物はそのゲノム中のT−betトランスジーンの存在および/または該動物の組織もしくは細胞中でのT−bet mRNAの発現に基づき同定し得る。その後、トランスジェニック創始体動物を使用してトランスジーンを運搬する付加的な動物を繁殖させ得る。さらに、T−betをコードするトランスジーンを運搬するトランスジェニック動物を、他のトランスジーンを運搬する他のトランスジェニック動物とさらに交配させ得る。
相同的組換え動物を創製するために、欠失、付加もしくは置換が導入されておりそれにより内因性のT−bet遺伝子を変える、例えば機能的に混乱させる、T−bet遺伝子の少なくとも一部分を含有するベクターを調製する。一態様において、相同的組換えに際して内因性のT−bet遺伝子が機能的に破壊される(すなわちもはや機能的タンパク質をコードしない;「ノックアウト」ベクターともまた称される)ような相同的組換えベクターを設計する。あるいは、相同的組換えに際して内因性のT−bet遺伝子が該T−bet遺伝子で取り替えたようなベクターを設計し得る。相同的組換えベクターにおいて、T−bet遺伝子の変えられた部分は、その5’および3’端でT−bet遺伝子の付加的核酸により隣接され、該ベクターにより運搬される外因性のT−bet遺伝子と胚幹細胞中の内因性のT−bet遺伝子との間で相同的組換えを起こさせる。付加的な隣接するT−bet核酸は内因性遺伝子との成功裏の相同的組換えに十分な長さのものである。典型的には、数キロ塩基の隣接DNA(5’および3’双方の端で)がベクター中に包含される(例えば、相同的組換えベクターの記述についてThomas,K.R.とCapecchi,M.R.(1987)Cell 51:503を参照されたい)。ベクターを(例えば電気穿孔法により)胚幹細胞系に導入し、そして導入されたT−bet遺伝子が内因性のT−bet遺伝子と相同的に組換わった細胞を選択する(例えばLi,E.ら(1992)Cell 69:915を参照されたい)。その後、選択された細胞を動物(例えばマウス)の胚盤胞に注入して凝集キメラを形成させる(例えば、Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Practical Approach、E.J.Robertson編(IRL、オックスフォード、1987)中、Bradley,A.pp.113−152を参照されたい)。その後、キメラ胚を適する偽妊娠雌性育成動物に埋植しかつ胚を分娩までもたらし得る。それらの生殖細胞中に相同的に組換えられたDNAをもつ子孫を使用して、該動物の全細胞が該トランスジーンの生殖系列伝達により相同的に組換えられたDNAを含有する動物を繁殖し得る。相同的組換えベクターおよび相同的組換え動物の構築方法は、Bradley,A.(1991)Current Opinion in Biotechnology :823−829ならびにLe MouellecらによるPCT国際公開第WO 90/11354号;Smithiesらによる同第WO 91/01140号;Zijlstraらによる同第WO 92/0968号;およびBernsらによる同第WO 93/04169号明細書にさらに記述される。
前述に加え、当業者は相同的組換えのための当該技術分野で既知の他のアプローチを本発明に適用し得ることを認識するであろう。酵素支援型の部位特異的組込み系が当該技術分野で既知であり、そして第二の標的DNA分子中の予め決められた位置にDNA分子を組込むのに適用可能である。こうした酵素支援型の組込み系の例はCreリコンビナーゼ−lox標的系(例えばBaubonis,W.とSauer,B.(1993)Nucl.Acids Res.21:2025−2029;およびFukushige,S.とSauer,B.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:7905−7909に記述されるところの)ならびにFLPリコンビナーゼ−FRT標的系(例えばDang,D.T.とPerrimon,N.(1992)Dev.Genet.13:367−375:およびFiering,S.ら(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:8469−8473に記述されるところの)を包含する。PCT公開第WO 94/29442号明細書およびPCT公開第WO 96/01313号明細書に記述されるようなテトラサイクリン調節型の誘導可能な相同的組換え系もまた使用し得る。
別の態様において、T−betが例えばCD4エンハンサーを使用して全T細胞中で発現されるトランスジェニック動物を作成し得る(Zheng,W−P.とFlavell,R.A.1997.Cell 89、587)。最近の研究はCD2エンハンサーもまた使用し得ることを示唆している。事実、それはT細胞中での高レベル発現の達成においてより強力であり、発現は変化されずかつトランスジーン発現はコピー数依存性である(Zhumabekov,T.ら 1995.J.Immunol.Meth.185、133;Sharp,L.L.ら 1997.Immunity 7、609)。T−bet RNAの高レベル発現を伴うマウス(トランスジーンに駆動されるT−bet RNAを内因性のT−betと識別するためのプローブとしてヒト成長ホルモンイントロンを使用する)は、十分な数の創始体をスクリーニングすることにより同定可能である。
別のアプローチにおいて、ドミナントリプレッサー(dominant repressor)トランスジェニックを創製し得る。例えば、ドミナントリプレッサーのT−betは近位lckエンハンサーを使用することにより作成することができ(Alberola−Ila,J.ら 1996 J.Exp.Med.184、9)、T−betおよびengrailedの融合を駆動することを作成し得る(Taylor,D.、1996.Genes Dev.10、2732;Li,J.、Thurm,H.ら 1997.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:10885)。この構築物は多量体化したT−betレポーターのT−betトランス活性化を特異的に抑制し、かつ、NFAT依存性のレポーターのトランス活性化に影響を及ぼさない。
あるいは、無発現変異をES細胞中での標的を定められた突然変異誘発により生成し得る(Ranger,A.M.ら 1998.Nature 392、186;Hodge,M.R.ら 1996.Immunity 4:1.、144;Grusby,M.J.ら 1991.Science 253、1417;Reimold,A.M.ら 1996.Nature 379:262;Kaplan,M.H.、1996.Immunity:313;Kaplan,M.H.ら 1996.Nature 382、174;Smiley,S.T.ら 1997.Science 275、977)。例えば当該技術分野で既知である技術を使用して、ゲノムT−betクローンをゲノムライブラリーから単離し、イントロン−エキソンの構成を描き、そして第一のエキソンおよび上流のプロモーター配列の450bpが欠失されているはずであるcre−loxベクター(下の論考を参照されたい)中のターゲッティング構築物を創製し得る。本構築物をES細胞系中に電気穿孔しそしてサザンブロット分析により二重化合物耐性(例えばネオマイシン、ガンシクロビル)クローンを同定し得る。その後、T−bet遺伝子座に相同的組換え事象をもつクローンを同定しかつ第3.5日のBALB/c妊娠マウスから得られた胚盤胞に注入し得る。その後、キメラマウスが生じられることができ、そして野性型BALB/cマウスと交尾させて混乱されたT−bet遺伝子の生殖系列伝達を生成し得る。
別の態様において、RAG−2欠損胚盤胞中への埋植(Chen,J.ら 1993.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90、4528)もしくはcre−lox誘導可能な欠失アプローチを使用して、免疫系中でのみT−betを欠いているマウスを発生させ得る。例えば、ターゲッティング構築物をcre−loxベクター中で作成し得る。胚盤胞補完系を使用してNFATc(胚の一致死的表現型)が研究されている(Ranger,A.M.ら 1998.Immunity 8:125)。このアプローチはES細胞中の双方の染色体上のT−bet遺伝子を混乱させることを必要とし、それは例えば記述された(Chen,J.1993.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90;4528)とおり、突然変異体ネオマイシン遺伝子を使用することおよびES培養物中のG418濃度を上昇させることにより、もしくはneo遺伝子にcre−lox部位を隣接させることにより達成し得る。第二の対立遺伝子を混乱させるために、ESクローンをcreリコンビナーゼでトランスフェクトすることによりネオマイシン遺伝子を欠失させ得、そしてその後該ESクローンを同一のターゲッティング構築物で再トランスフェクトして双方の対立遺伝子上にT−bet欠失を伴うクローンを選択し得る。creリコンビナーゼでの第三のトランスフェクションが所望の二重欠損ES細胞を生じる。その後、こうした二重にターゲッティングしたES細胞をRAG2胚盤胞に埋植し、そしてかように生成させたキメラマウスのリンパ系器官は移入されたES細胞により完全にコロニー形成されることができる。これは、T−betの非存在が致死性を引き起こすかもしれない他の器官系に影響を及ぼすことなくリンパ系の細胞へのT−betの非存在の影響の評価を可能にする。
cre−lox系を使用する条件消失(conditional ablation)のアプローチもまた使用可能である。簡潔には、欠失されるべきエキソンに隣接するイントロン領域中にlox組換え配列が置かれているターゲッティング構築物を生成させる。その後、この構築物をES細胞にトランスフェクトしそして突然変異体マウスを上のとおり生成させる。生じる突然変異体マウスはその後、誘導可能なプロモーターにより駆動されるcreリコンビナーゼに関してトランスジェニックのマウスと交尾させる。creが発現される場合にそれはT−bet遺伝子中の導入されたlox部位間の組換えを誘導し、従って遺伝子機能を効果的に破壊する。このアプローチの重要な特徴は、creリコンビナーゼを活性化することにより成体動物中で随意に遺伝子破壊を誘導し得ることである。
組織特異的プロモーターは免疫系の外の器官の異常を回避するのに使用し得る。creを発現するトランスジーンは誘導可能なプロモーターにより駆動されうる。いくつかの誘導可能な系が現在cre−lox組換え戦略で使用されており、最も普遍的なものはテトラサイクリンおよびエクダイソン系である。T−betヌルマウスで胚の致死性が存在する場合には組織特異的な誘導可能なプロモーターが使用可能である。
代替の一アプローチは、調節されたT−bet遺伝子をもつトランスジェニックマウスを生成させ(例えばテトラサイクリンoffプロモーターを使用して;例えばSt−Ongeら 1996.Nuc.Acid Res.24、3875−3877)そしてその後このトランスジェニックをT−bet欠損マウスと交配させることである。このアプローチは正常なT−bet機能をもつマウスの創製を可能にし;テトラサイクリンを成体動物に投与して末梢T細胞でのT−bet機能の混乱を誘導し得、そしてその後T−bet欠損の影響を長期間にわたって検査し得る。化合物(テトラサイクリン)の供給およびその後の除去の反復周期が、T−bet遺伝子のスイッチを随意に入れるおよび切ることを可能にする。
III.単離されたT−betタンパク質および抗T−bet抗体
本発明の別の局面は単離されたT−betタンパク質に関する。好ましくは、T−betタンパク質は配列番号1もしくは3によりコードされるアミノ酸配列を含んでなる。別の好ましい態様において、該タンパク質は配列番号2もしくは4のアミノ酸配列を含んでなる。他の態様において、該タンパク質は配列番号2もしくは4に示されるアミノ酸配列と最低60%のアミノ酸同一性、より好ましくは70%のアミノ酸同一性、より好ましくは80%、およびなおより好ましくは90%もしくは95%のアミノ酸同一性を有する。
他の態様において、本発明はT−betタンパク質の単離された部分を提供する。例えば、本発明はTボックスドメインを包含するT−betのアミノ末端部分をさらに包含する。多様な態様において、このアミノ末端部分はヒトT−betの少なくともアミノ酸138〜327もしくはマウスT−betの少なくともアミノ酸137〜326を包含する。本発明により提供されるT−betの別の単離された部分はチロシンリン酸化部位を包含する一部分である。この部分はT−betの最低約20、最低約50、最低約100もしくは最低約200アミノ酸を含んでなり、また、ヒトT−betの少なくともアミノ酸Tyr76、Tyr119および/もしくはTyr531またはマウスT−betのアミノ酸Tyr525を包含する。本明細書で提供されるT−betのなお別の単離された部分は、ヒトT−betのアミノ酸498〜501もしくはマウスT−betの493〜496に示される核局在化配列を包含する一部分である。
本発明のT−betタンパク質は好ましくは組換えDNA技術により製造される。例えば、該タンパク質をコードする核酸分子を発現ベクター(上述されるところの)にクローン化し、該発現ベクターを宿主細胞(上述されるところの)に導入しそしてT−betタンパク質を宿主細胞中で発現させる。その後、標準的タンパク質精製技術を使用する適切な精製スキームによりT−betタンパク質を細胞から単離し得る。組換え発現に代わり、標準的ペプチド合成技術を使用してT−betポリペプチドを化学的に合成し得る。さらに、天然のT−betタンパク質は例えば抗T−bet抗体を使用する免疫沈降により細胞(例えばT細胞)から単離し得る。
本発明はT−betアゴニスト(模倣物)もしくはT−betアンタゴニストのいずれかとして機能するT−betタンパク質の変異体にもまた関する。T−betタンパク質の変異体はT−betタンパク質の突然変異誘発、例えば別個の点突然変異もしくは短縮により生成させ得る。従って、制限された機能の変異体での処置により特定の生物学的影響を導き出し得る。一態様において、天然に生じる形態の該タンパク質の生物学的活性の1サブセットを有する変異体での被験体の処置は、天然に生じる形態のT−betタンパク質での処置に関して被験体中でより少ない副作用を有する。一態様において、本発明は、酸化、還元もしくは当該技術分野で既知の他の誘導体化方法によりT−betの最低1個のアミノ酸残基を修飾することにより形成しうるT−betの誘導体に関する。
一態様において、T−betアゴニスト(模倣物)もしくはT−betアンタゴニストのいずれかとして機能するT−betタンパク質の変異体は、T−betタンパク質の突然変異体、例えば短縮突然変異体のコンビナトリアルライブラリーをT−betタンパク質アゴニストもしくはアンタゴニスト活性についてスクリーニングすることにより同定可能である。一態様において、T−bet変異体の多様なライブラリーは核酸レベルでのコンビナトリアル突然変異誘発により生成され、そして多様な遺伝子ライブラリーによりコードされる。T−bet変異体の多様なライブラリーは例えば潜在的T−bet配列の縮重組を個々のポリペプチドとしてあるいはその中にT−bet配列の組を含有する一組のより大きい融合タンパク質(例えばファージディスプレイのために)として発現可能であるような遺伝子配列中に合成オリゴヌクレオチドの混合物を酵素的に連結することにより製造し得る。縮重オリゴヌクレオチド配列から潜在的T−bet変異体のライブラリーを製造するのに使用可能である多様な方法が存在する。縮重遺伝子配列の化学合成は自動DNA合成装置で実施し得かつ合成遺伝子をその後に適切な発現ベクターに連結し得る。遺伝子の縮重組の使用は所望の組の潜在的T−bet配列をコードする配列の全部の一混合物での供給を見込む。縮重オリゴヌクレオチドの合成方法は当該技術分野で既知である(例えばNarang,S.A.、1983、Tetrahedron 39:3;Itakuraら、1984、Annu.Rev.Biochem.53:323;Itakuraら、1984 Science 198:1056;Ikeら、1983、Nucleid Acid Res.11:477を参照されたい)。
加えて、T−betタンパク質コーディング配列のフラグメントのライブラリーを使用して、T−betタンパク質の変異体のスクリーニングおよびその後の選択のためにT−betフラグメントの多様な集団を生成させ得る。一態様において、ニッキングが1分子あたり約1回のみ起こる条件下でT−betコーディング配列の二本鎖PCRフラグメントをヌクレアーゼで処理すること、二本鎖DNAを変性させること、DNAを再生させて多様なニックの生成物からセンス/アンチセンス対を包含し得る二本鎖DNAを形成させること、再形成された二重鎖からS1ヌクレアーゼでの処理により一本鎖部分を除去すること、および生じるフラグメントライブラリーを発現ベクターに連結することにより、コーディング配列のフラグメントのライブラリーを生成させ得る。この方法により、多様な大きさのT−betタンパク質のN末端、C末端および内的フラグメントをコードする発現ライブラリーを生じさせ得る。
点突然変異もしくは短縮により作成したコンビナトリアルライブラリーの遺伝子産物をスクリーニングするため、および選択された特性を有する遺伝子産物についてcDNAライブラリーをスクリーニングためのいくつかの技術が当該技術分野で既知である。こうした技術はT−betタンパク質のコンビナトリアル突然変異誘発により生成させた遺伝子ライブラリーの迅速スクリーニングに適応可能である。大型遺伝子ライブラリーをスクリーニングするための高スループット分析に応じやすい最も広範に使用される技術は、典型的には、遺伝子ライブラリーを複製可能な発現ベクターにクローン化すること、ベクターの生じるライブラリーで適切な細胞で形質転換すること、および所望の活性の検出がその産物が検出された遺伝子をコードするベクターの単離を助長する条件下でコンビナトリアル遺伝子を発現させることを包含する。ライブラリー中の機能的突然変異体の頻度を高める新たな技術、再帰アンサンブル突然変異誘発(recursive ensemble mutagenesis)(REM)を、T−bet変異体を同定するためのスクリーニングアッセイとともに使用し得る(ArkinとYourvan、1992、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:7811−7815;Delgraveら、1993、Protein Engineering 6(3):327−331)。
本発明はまたT−bet融合タンパク質も提供する。本明細書で使用されるところのT−bet「融合タンパク質」はT−bet以外のポリペプチドに効果的に連結されたT−betポリペプチドを含んでなる。「T−betポリペプチド」はT−betタンパク質に対応するアミノ酸配列を有するポリペプチドもしくはT−betタンパク質に独特であるそのペプチドフラグメントを指す一方、「T−bet以外のポリペプチド」は別のタンパク質に対応するアミノ酸配列を有するポリペプチドを指す。融合タンパク質内で、「効果的に連結される」という用語はT−betポリペプチドおよび他のポリペプチドが相互に同じ読み枠で融合されることを示すことを意図している。他のポリペプチドはT−betポリペプチドのN末端もしくはC末端に融合されてよい。例えば、一態様において、融合タンパク質はT−bet配列がGST配列のC末端に融合されているGST−T−bet融合タンパク質である。別の態様において、融合タンパク質は、T−bet配列がインフルエンザヘマグルチニンエピトープ標識に同じ読み枠で融合されているようなpCEP4−HAベクター(Herrscher,R.F.ら(1995)Genes Dev.:3067−3082)のようなベクター中にT−betヌクレオチド配列が挿入されるT−bet−HA融合タンパク質である。こうした融合タンパク質は組換えT−betの精製を助長する可能性がある。
好ましくは、本発明のT−bet融合タンパク質は標準的組換えDNA技術により製造する。例えば、異なるポリペプチド配列をコードするDNAフラグメントを、慣習的技術(例えば連結のための平滑端もしくはねじれ型の(stagger)端にされた末端、適切な末端を提供するための制限酵素消化、適切なように付着端を埋めること、望ましくない結合を回避するためのアルカリホスファターゼ処理および酵素的連結を使用すること)に従って一緒に同じ読み枠で連結する。別の態様において、融合遺伝子は自動DNA合成装置を包含する慣習的技術により合成し得る。あるいは、2種の連続した遺伝子フラグメント間で相補的オーバーハングを生じさせるアンカープライマーを使用して遺伝子フラグメントのPCR増幅を実施することができ、それをその後アニーリングしかつ再増幅してキメラ遺伝子配列を生成させ得る(例えばCurrent Protocols in Molecular Biology、Ausubelら編、ジョン ワイリー アンド サンズ(John Wiley & Sons):1992を参照されたい)。さらに、融合部分(例えばGSTポリペプチドもしくはHAエピトープ標識)を既にコードしている多くの発現ベクターが商業的に入手可能である。T−betをコードする核酸は、融合部分がT−betタンパク質に同じ読み枠で連結されているようなこうした発現ベクターにクローン化し得る。
単離されたT−betタンパク質もしくはそのフラグメントは、ポリクローナルおよびモノクローナル抗体製造のための標準的技術を使用してT−betに特異的に結合する抗体を生成させるための免疫原として使用可能である。T−betタンパク質を使用して抗体を生成させ得る。例えば、ポリクローナル抗血清は、完全長の組換えの細菌で産生されたT−betを免疫原として使用してウサギで産生させ得る。この同一の免疫原を使用してマウスを免疫しかつ免疫したマウスから脾細胞を取り出すことによりmAbを製造し得る。T−betに対する免疫応答を装備するマウスからの脾細胞を骨髄腫細胞例えばSP2/O−Ag14骨髄腫に融合し得る。付属として付けられる実施例に記述されるとおり、本方法を使用してT−betに結合するポリクローナルおよびモノクローナル抗体を作成した。一態様において、該抗体はT−betノックアウト動物のようなT−betを発現しない動物中で産生され得る。別の態様において、抗体は例えば戻し交雑することにより達成されるとおり、特定の遺伝的背景を有する非ヒト動物中で生成され得る。
あるいは、T−betの抗原性ペプチドフラグメントを免疫原として使用し得る。T−betの抗原性ペプチドフラグメントは配列番号2もしくは4に示されるアミノ酸配列の最低8アミノ酸残基を典型的に含んでなり、かつ、該ペプチドに対し生じられた抗体がT−betと特異的免疫複合体を形成するようなT−betのエピトープを包含する。好ましくは、該抗原性ペプチドは最低10アミノ酸残基、より好ましくは最低15アミノ酸残基、なおより好ましくは最低20アミノ酸残基、および最も好ましくは最低30アミノ酸残基を含んでなる。抗原性ペプチドにより包含される好ましいエピトープは該タンパク質の表面(例えば親水性領域)に位置しかつT−betに独特であるT−betの領域である。一態様において、こうしたエピトープはマウスもしくはヒトのような1種からのT−betタンパク質に特異的であり得る(すなわち、種を横断して保存されないT−betの一領域にわたる抗原性ペプチドを免疫原として使用する;こうした保存されない残基は本明細書に提供されるもののような整列を使用して決定可能である)。T−betタンパク質の標準的疎水性分析を実施して親水性領域を同定可能である。
T−bet免疫原は、典型的には、適する被験体(例えばウサギ、ヤギ、マウスもしくは他の哺乳動物)を該免疫原で免疫することにより抗体を調製するのに使用する。適切な免疫原性調製物は例えば組換え的に発現されたT−betタンパク質もしくは化学的に合成されたT−betペプチドを含有し得る。該調製物はフロイントの完全もしくは不完全アジュバントのようなアジュバントまたは類似の免疫賦活剤をさらに包含し得る。免疫原性T−bet調製物での適する被験体の免疫感作はポリクローナル抗T−bet抗体応答を誘導する。
従って、本発明の別の局面は抗T−bet抗体に関する。ポリクローナル抗T−bet抗体は上述されたとおり適する被験体をT−bet免疫原で免疫することにより製造可能である。免疫された被験体中での抗T−bet抗体力価は、固定したT−betを使用する酵素免疫測定法(ELISA)を用いるような標準的技術により長期間にわたってモニターし得る。所望の場合は、T−betに対し向けられた抗体分子を哺乳動物から(例えば血液から)単離しかつIgG画分を得るためプロテインAクロマトグラフィーのような公知の技術によりさらに精製し得る。免疫感作後の適切な時点で、例えば抗T−bet抗体力価が最高である場合に、抗体産生細胞を被験体から得かつKohlerとMilstein(1975、Nature 256:495−497)により元は記述されたハイブリドーマ技術(Brownら(1981)J.Immunol 127:539−46;Brownら(1980)J Biol Chem 255:4980−83;Yehら(1976)PNAS 76:2927−31;およびYehら(1982)Int.J.Cancer 29:269−75もまた参照されたい)、より最近のヒトB細胞ハイブリドーマ技術(Kozborら(1983)Immunol Today 4:72)、EBV−ハイブリドーマ技術(Coleら(1985)、Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy、アラン R.リス インク(Alan R.Liss,Inc.)、pp.77−96)もしくはトリオーマ技術のような標準的技術によりモノクローナル抗体を製造するのに使用し得る。モノクローナル抗体ハイブリドーマの製造技術は公知である(全般的に、Monoclonal Antibodies:A New Dimension In Biological Analyses、プレナム パブリッシング コーポレーション(Plenum Publishing Corp.)、ニューヨーク州ニューヨーク(1980)中R.H.Kenneth;E.A.Lerner(1981)Yale J.Biol.Med.、54:387−402;M.L.Gefterら(1977)Somatic Cell Genet.、3:231−36を参照されたい)。簡潔には、不死細胞系(典型的には骨髄腫)を上述されたところのT−bet免疫原で免疫した哺乳動物からのリンパ球(典型的には脾細胞)に融合させ、そして生じるハイブリドーマ細胞の培養上清をスクリーニングして、T−betに特異的に結合するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを同定する。
リンパ球および不死化細胞系を融合するのに使用される多くの公知のプロトコルのいずれも、抗T−betモノクローナル抗体を生成させる目的上応用し得る(例えば、G.Galfreら(1977)Nature 266:55052;Gefterら Somatic Cell Genet.、上記に引用される;Lerner、Yale J.Biol.Med.、上記に引用される;Kenneth、Monoclonal Antibodies、上記に引用されるを参照されたい)。さらに、当業者はこうした方法の多くの変法が存在し、それらもまた有用であるとみられることを認識するであろう。典型的には、不死細胞系(例えば骨髄腫細胞系)はリンパ球と同一の哺乳動物種由来である。例えば、マウスハイブリドーマは、本発明の免疫原性調製物で免疫したマウスからのリンパ球を不死化マウス細胞系と融合することにより作成し得る。好ましい不死細胞系は、ヒポキサンチン、アミノプテリンおよびチミジンを含有する培地(「HAT培地」)に対し感受性であるマウス骨髄腫細胞系である。多数の骨髄腫細胞系のいずれか、例えばP3−NS1/1−Ag4−1、P3−x63−Ag8.653もしくはSp2/O−Ag14骨髄腫系統を標準的技術に従って融合パートナーとして使用してよい。これらの骨髄腫系統はアメリカン タイプ カルチャー コレクション(American Type Culture Collection)(ATCC)、メリーランド州ロックビルから入手可能である。典型的には、HAT感受性のマウス骨髄腫細胞はポリエチレングリコール(「PEG」)を使用してマウス脾細胞に融合する。融合から生じるハイブリドーマ細胞をその後、融合されないおよび非生産的に融合された骨髄腫細胞を殺すHAT培地を使用して選択する(融合されない脾細胞は形質転換されていないためそれらは数日後に死亡する)。本発明のモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞は、例えば標準的ELISAアッセイを使用してT−betを結合する抗体についてハイブリドーマ培養上清をスクリーニングすることにより検出される。
こうした方法を使用してT−betに対する数種の抗体が生成されている。完全長の組換えの細菌に産生されたT−betタンパク質に対してモノクローナルおよびポリクローナル双方の抗体が生成された。3D10抗体はIgGサブタイプのものであり、また、4B10抗体はSP2/0−Ag14骨髄腫へのマウス脾細胞の融合により製造しかつIgGサブタイプのものである。39D抗体はヒトおよびマウス双方のT−betを認識する。
モノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマを製造することに代わり、モノクローナル抗T−bet抗体は、組換えコンビナトリアル免疫グロブリンライブラリー(例えば抗体ファージディスプレイライブラリー)をT−betでスクリーニングしてそれによりT−betを結合する免疫グロブリンライブラリーのメンバーを単離することにより同定かつ単離可能である。ファージディスプレイライブラリーを生成かつスクリーニングするためのキットが商業的に入手可能である(例えばファルマシア(Pharmacia)の組換えファージ抗体系(Recombinant Phage Antibody System)、カタログ番号27−9400−01;およびストラタジーン(Stratagene)のサーブザップ[SurfZAP]TMファージディスプレイキット(Pharge Display Kit)、カタログ番号240612)。加えて、抗体ディスプレイライブラリーの生成およびスクリーニングにおける使用にとりわけ応じやすい方法および試薬の例は、例えばLadnerら 米国特許第5,223,409号明細書;Kangら 国際公開第WO 92/18619号明細書;Dowerら 国際公開第WO 91/17271号明細書;Winterら 国際公開第WO 92/20791号明細書;Marklandら 国際公開第WO 92/15679号明細書;Breitlingら 国際公開第WO 93/01288号明細書;McCaffertyら 国際公開第WO 92/01047号明細書;Garrardら 国際公開第WO 92/09690号明細書;Ladnerら 国際公開第WO 90/02809号明細書;Fuchsら(1991)Bio/Technology 9:1370−1372;Hayら(1992)Hum Antibod Hybridomas 3:81−85;Huseら(1989)Science 246:1275−1281;Griffithsら(1993)EMBO J 12:725−734;Hawkinsら(1992)J Mol Biol 226:889−896;Clarksonら(1991)Nature 352:624−628;Gramら(1992)PNAS 89:3576−3580;Garradら(1991)Bio/Technology 9:1373−1377;Hoogenboomら(1991)Nuc Acid Res 19:4133−4137;Barbasら(1991)PNAS 88:7978−7982;およびMcCaffertyら Nature(1990)348:552−554に見出し得る。
加えて、標準的組換えDNA技術を使用して作成し得るヒトおよび非ヒト双方の部分を含んでなるキメラおよびヒト化モノクローナル抗体のような組換え抗T−bet抗体が本発明の範囲内にある。こうしたキメラおよびヒト化モノクローナル抗体は、当該技術分野で既知の組換えDNA技術により、例えばRobinsonら 国際特許公開第PCT/US86/02269号明細書;Akiraら 欧州特許出願第184,187号明細書;Taniguchi,M.欧州特許出願第171,496号明細書;Morrisonら 欧州特許出願第173,494号明細書;Neubergerら PCT出願第WO 86/01533号明細書;Cabillyら 米国特許第4,816,567号明細書;Cabillyら 欧州特許出願第125,023号明細書;Betterら(1988)Science 240:1041−1043;Liuら(1987)PNAS 84:3439−3443;Liuら(1987)J.Immunol.139:3521−3526;Sunら(1987)PNAS 84:214−218;Nishimuraら(1987)Canc.Res.47:999−1005;Woodら(1985)Nature 314:446−449;およびShawら(1988)J.Natl Cancer Inst.80:1553−1559);Morrison,S.L.(1985)Science 229:1202−1207;Oiら(1986)BioTechniques 4:214;Winter 米国特許第5,225,539号明細書;Jonesら(1986)Nature 321:552−525;Verhoeyanら(1988)Science 239:1534;ならびにBeidlerら(1988)J.Immunol.141:4053−4060に記述される方法を使用して製造可能である。
別の態様において、完全にヒトの抗体を当該技術分野で既知である技術を使用して作成し得る。例えば、特定の1抗原に対する完全にヒトの抗体は、抗原攻撃に応答してこうした抗体を産生するよう改変されているがしかしその内因性の遺伝子座が不能にされているトランスジェニック動物に該抗原を投与することにより製造し得る。抗体を作成するのに使用し得る例示的技術は米国特許第6,150,584号;同第6,458,592号;同第6,420,140号明細書に記述される。他の技術は当該技術分野で既知である。
抗T−bet抗体(例えばモノクローナル抗体)を使用して、アフィニティークロマトグラフィーもしくは免疫沈降法のような標準的技術によりT−betを単離し得る。抗T−bet抗体は細胞からの天然のT−betおよび宿主細胞中で発現された組換え的に産生されたT−betの精製を助長する可能性がある。さらに、抗T−bet抗体を使用して(例えば細胞ライセートもしくは細胞上清中の)T−betタンパク質を検出し得る。検出可能な物質に抗体を結合(すなわち物理的に連結)することにより検出が助長されうる。従って、一態様において、本発明の抗T−bet抗体を検出可能な物質で標識する。検出可能な物質の例は、多様な酵素、補欠分子団、蛍光物質、発光物質および放射活性物質を包含する。適する酵素の例はワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼもしくはアセチルコリンエステラーゼを包含し;適する補欠分子団複合体の例はストレプトアビジン/ビオチンおよびアビジン/ビオチンを包含し;適する蛍光物質の例はウンベリフェロン、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、ダンシルクロリドもしくはフィコエリトリンを包含し;発光物質の一例はルミノールを包含し;そして適する放射活性物質の例は125I、131I、35SもしくはHを包含する。
本発明のなお別の局面は:
(a)免疫原性のT−betタンパク質もしくはT−betタンパク質に独特のその免疫原性の部分で動物を免疫すること;および
(b)該動物からT−betタンパク質に特異的に結合する抗体を単離すること
を含んでなる方法により得ることができる抗T−bet抗体に関する。
免疫感作および特異的抗T−bet抗体の回収方法は上にさらに記述されている。
なお別の局面において本発明はT−betイントラボディに関する。イントラボディは細胞の内側の標的、例えばT−betのような細胞内タンパク質に対し向けられた細胞内で発現される抗体構築物、通常は一本鎖Fv(scFv)抗体である(Graus−Porta,D.ら(1995)Mol.Cell Biol.15(1):182−91)。例えば、イントラボディ(例えばおよびscFv)はフレキシブルリンカーにより結合されかつ単一遺伝子から発現されたHおよびL鎖の可変領域を含有し得る。HおよびL鎖の可変ドメインは、該scFvの特異性を決定する親抗体の相補性決定領域(CDR)すなわち主抗原結合ドメインを含有する。scFv遺伝子を細胞中に移入することができ、ここでscFvタンパク質発現がその標的例えばT−betの特性を調節し得る。従って、一態様において、本発明は例えば細胞がこうしたイントラボディを発現するよう改変されるin vivoもしくはex vivoのアプローチにおいて細胞中でT−bet活性を予防するためのこうしたT−betイントラボディの使用方法を提供する。特定の一態様において、本発明のT−betイントラボディを使用してT−bet活性を直接阻害し得る。別の態様において、T−betイントラボディを使用してT−betおよびT−betが相互作用するタンパク質の相互作用を阻害し得る。従って、本発明のT−betイントラボディはT−betが関与するシグナル伝達経路の調節において有用である。
T−betイントラボディは当該技術分野で既知の技術を使用して製造可能である。例えば、ファージディスプレイ技術を使用してscFvをライブラリーから単離し得る(Lowman,HBら(1991)Biochemistry 30(10):832−8)。特定の抗原に結合するscFvを選択するためにscFvを外被タンパク質、典型的には繊維状M13ファージのpIII(g3p)に融合する。固定された抗原を結合するファージ上のscFvが結合、溶出および増幅の連続周期の間に濃縮される。別の例において、リボソームディスプレイを使用してT−betイントラボディを製造し得る(Hanes,J.ら(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.94(1):937−44)。リボソームディスプレイはペプチドを遺伝情報(mRNA)に直接連結するin vitroの方法である。転写翻訳系を使用してscFv CDNAライブラリーをin vitroで発現させる。翻訳されたScFvを、コーディングmRNAに連結されたリボソームに閉じこめさせる。その後、固定された抗原にscFvを結合させそして非特異的リボソーム複合体を徹底的な洗浄により除去する。残存する複合体を溶出しかつRNAを単離し、cDNAに逆転写しかつその後PCRにより再増幅する。なお別の例において、タンパク質フラグメント補完アッセイ(Protein Fragment Complementation Assay)(PCA)を使用して本発明のT−betイントラボディを製造し得る(Pelletier,JNら(1998)Proc.Natl.Acad.Sci.95(12):141−6.)これは大腸菌(E.coli)中の突然変異体ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)のマウスタンパク質(mDHFR)による補完に基づく細胞選択処置である。マウスDHFRを2部分に切断し、これらを潜在的に相互作用性のペプチドとの融合タンパク質として発現させる。該融合タンパク質の相互作用がmDHFRの酵素活性、および従って細菌増殖を復帰させる。抗体および抗原の特定の1相互作用のみがscFvの選択に応じやすい系を作成するDHFRの機能補完を可能にする(Mossner,E.ら(2001)J Mol.Biol.308:115−22)。
IV.製薬学的組成物
本発明のT−bet調節物質(例えば、T−bet核酸分子、タンパク質、抗体、または本明細書に記述されるもしくはT−bet活性の調節物質として同定される化合物を包含するT−bet阻害剤もしくは賦活剤)は投与に適する製薬学的組成物中に組込むことができる。こうした組成物は典型的に調節剤および製薬学的に許容できる担体を含んでなる。本明細書で使用されるところの「製薬学的に許容できる担体」という用語は製薬学的投与と適合性のいかなるおよび全部の溶媒、分散媒、コーティング、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤などを包含することを意図している。製薬学的有効成分のためのこうした媒体および作用物質の使用は当該技術分野で公知である。いずれかの慣習的媒体もしくは作用物質が有効成分と不適合性である場合を除き、組成物中でのそれらの使用が企図されている。補助的有効成分もまた組成物中に組込み可能である。
本発明の製薬学的組成物はその意図される投与経路と適合性であるように処方される。例えば、非経口、皮内もしくは皮下適用に使用される溶液もしくは懸濁剤は、以下の成分、すなわち注射用水、生理的食塩水溶液、硬化油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールもしくは他の合成溶媒のような滅菌の希釈剤;ベンジルアルコールもしくはメチルパラベンのような抗菌剤;アスコルビン酸もしくは重亜硫酸ナトリウムのような抗酸化剤;エチレンジアミン四酢酸のようなキレート剤;酢酸塩、クエン酸塩もしくはリン酸塩のような緩衝剤および塩化ナトリウムもしくは右旋糖のような張性の調節のための作用物質を包含し得る。pHは塩酸もしくは水酸化ナトリウムのような酸もしくは塩基で調節し得る。非経口製剤はガラスもしくはプラスチックから作成されるアンプル、使い捨てシリンジもしくは複数用量バイアル中に封入し得る。
注入可能な使用に適する製薬学的組成物は滅菌の水性溶液(水に可溶性の場合)もしくは分散剤、および滅菌の注入可能な溶液もしくは分散剤の即座の調製のための無菌粉末を包含する。静脈内投与に適する担体は生理学的生理的食塩水、静菌水、クレモフォア EL[Cremophor EL]TM(BASF、ニュージャージー州パーシッパニー)もしくはリン酸緩衝生理的食塩水(PBS)を包含する。全部の場合で、組成物は滅菌でなくてはならず、また、容易な注入可能性が存在する程度まで流動性であるべきである。それは製造および貯蔵の条件下で安定でなくてはならず、また、細菌および真菌のような微生物の汚染作用に対し保存されなければならない。担体は、例えば水、エタノール、多価アルコール(例えばグリセロール、プロピレングリコールおよび液体ポリエチレングリコールなど)ならびにそれらの適する混合物を含有する溶媒もしくは分散媒であり得る。適切な流動性は、例えばレシチンのようなコーティングの使用、分散剤の場合は必要とされる粒子径の維持および界面活性剤の使用により維持し得る。微生物の作用の予防は多様な抗菌および抗真菌剤、例えばパラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、チメロサールなどにより達成し得る。多くの場合に等張剤、例えば糖、マンニトール、ソルビトールのような多価アルコール、塩化ナトリウムを組成物中に包含することが好ましいであろう。注入可能な組成物の長期の吸収は、吸収を遅らせる作用物質、例えばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを組成物中に包含することによりもたらすことができる。
滅菌の注入可能な溶液は、必要とされるところの上で挙げられた成分の1種もしくは組合せを含む適切な溶媒中に必要とされる量の有効成分を組込むこと、次いで濾過滅菌により製造可能である。一般に、分散剤は上で挙げられたものからの基礎分散媒および必要とされる他の成分を含有する滅菌ベヒクル中に有効成分を組込むことにより製造する。滅菌の注入可能な溶液の製造のための滅菌粉末の場合、好ましい製造方法は真空乾燥、ならびにその以前に滅菌濾過された溶液から有効成分およびいずれかの付加的な所望の成分の粉末を生じる凍結乾燥である。
経口組成物は一般に不活性希釈剤もしくは可食担体を包含する。それらはゼラチンカプセル中に封入し得るかもしくは錠剤に圧縮し得る。経口の治療的投与の目的上、有効成分を賦形剤とともに組込みかつ錠剤、トローチ剤もしくはカプセル剤の形態で使用し得る。経口組成物は含嗽剤としての使用のため液体担体を使用してもまた製造可能であり、ここでは液体担体中の化合物を口腔に適用しそして音をたてかつ喀出もしくは嚥下する。製薬学的に適合性の結合剤および/もしくは補助物質を組成物の一部として包含し得る。錠剤、丸剤、カプセル剤、トローチ剤などは、以下の成分もしくは類似の性質の化合物、すなわち微晶質セルロース、トラガカントガムもしくはゼラチンのような結合剤;デンプンもしくは乳糖のような賦形剤、アルギン酸、プリモゲル(Primogel)もしくはトウモロコシデンプンのような崩壊剤;ステアリン酸マグネシウムもしくはステロテス(Sterotes)のような滑沢剤;コロイド状二酸化ケイ素のような流動促進剤;ショ糖もしくはサッカリンのような甘味料;またはペパーミント、サリチル酸メチルもしくはオレンジ香料のような香味料のいずれかを含有し得る。
一態様において、有効成分は埋植物および微小被包化送達系を包含する制御放出製剤のような身体からの迅速な排泄に対し該化合物を保護することができる担体とともに調製する。エチレン酢酸ビニル、ポリ無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステルおよびポリ乳酸のような生物分解可能な生物適合性のポリマーが使用可能である。こうした製剤の製造方法は当業者に明らかであろう。該物質はまたアルザ コーポレーション(Alza Corporation)およびノバ ファーマシューティカルズ インク(Nova Pharmaceuticals,Inc.)から商業的に得ることもできる。リポソーム懸濁剤(ウイルス抗原に対するモノクローナル抗体に感染した細胞に標的を定めたリポソームを包含する)もまた製薬学的に許容できる担体として使用可能である。これらは例えば米国特許第4,522,811号明細書に記述されるところの当業者に既知の方法に従って製造してよい。
一態様において、T−bet調節剤を含んでなる組成物はT−betにより影響を及ぼされる細胞応答の調節において有用である第二の作用物質を含み得る。例えば、一態様において、T−bet活性をダウンレギュレートする作用物質を、細胞の免疫応答をダウンレギュレートする第二の作用物質とともに投与してよい。こうした作用物質はT−bet調節剤と同一の製薬学的組成物の一部として投与してよいか、もしくは別個の投与のために処方してよい。
V.本発明の方法
診断アッセイ/予後アッセイ
本発明の別の局面は本発明の多様なT−bet組成物の使用方法に関する。例えば、本発明は生物学的サンプル中のT−bet活性の存在の検出方法を提供する。該方法はT−bet活性の存在が生物学的サンプル中で検出されるようなT−betタンパク質もしくはT−bet mRNAのようなT−bet活性を検出することが可能な作用物質と生物学的サンプルを接触させることを必要とする。
T−bet mRNAの検出のための好ましい作用物質はT−bet mRNAに特異的にハイブリダイズすることが可能な標識核酸プローブである。該核酸プローブは例えば長さが最低約500、600、800、900、1000、1200、1400もしくは1600ヌクレオチドのかつストリンジェントな条件下でT−bet mRNAに特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドのような、配列番号1もしくは3のT−bet DNAであり得る。
T−betタンパク質の検出のための好ましい作用物質はT−betタンパク質に結合することが可能な標識抗体である。抗体はポリクローナルもしくはより好ましくはモノクローナルであり得る。無傷の抗体またはそのフラグメント(例えばFabもしくはF(ab’))を使用し得る。プローブもしくは抗体に関する「標識」という用語は、検出可能な物質をプローブもしくは抗体に結合(すなわち物理的に連結)することによるプローブもしくは抗体の直接標識、ならびに直接標識される別の試薬との反応性によるプローブもしくは抗体の間接標識を包含することを意図している。間接標識の例は蛍光標識二次抗体を使用する一次抗体の検出、およびそれが蛍光標識されたストレプトアビジンで検出され得るようなビオチンでのDNAプローブの末端標識を包含する。「生物学的サンプル」という用語は組織、細胞および生物学的液体を包含することを意図している。例えばT−bet mRNAの検出のための技術はノーザンハイブリダイゼーションおよびin situハイブリダイゼーションを包含する。T−betタンパク質の検出のための技術は酵素免疫測定法(ELISA)、ウェスタンブロット、免疫沈降および免疫蛍光を包含する。
こうしたアッセイは発生異常を特徴とする症候群の検出において有用である。例えばヒトTボックス遺伝子TBX5およびTBX3(マウスTbx5およびTbx3のオルソログ)中の突然変異はそれぞれ常染色体優性遺伝疾患ホールト−オーラム症候群および尺骨乳腺症候群の原因である(Bamshad,M.ら 1997.Nature Genetics 16:311;Basson,C.T.ら 1997.Nature Genetics 15:30;Li,Q.Y.ら 1997.Nature Genetics 15:21;Spranger,S.ら 1997.J.Med.Genet.3:978)。これらの症候群は発生異常を特徴とし、そしてそれぞれTbx5およびTbx3の発現のパターンにより予測されていたかもしれない。ホールト−オーラム症候群は心および上肢を冒す一方、尺骨乳腺症候群は四肢、アポクリン腺、歯および生殖器の発生に影響を及ぼす。双方の症候群は発生異常を特徴とし、そしてそれぞれTbx5およびTbx3の発現のパターンにより予測されていたかもしれない。これらの患者における突然変異はTボックス遺伝子中の一対立遺伝子のみを関わらせ、従ってTbx3およびTbx5のハプロ不全(haploinsufficiency)がこれら2疾患を引き起こすと仮定されている。最近、発生中のニワトリ胚へのTbx4およびTbx5の供給が肢芽のアイデンティティー(identity)を制御することが示された(Rodriguez−Estebanら、1999;Takeuchiら、1999)。これらの発見は脊椎動物の発生におけるこのファミリーの決定的な重要性を強調する。
加えて、多くの種におけるT遺伝子相同物の存在は、中胚葉発生に関与する今のところは未知の一組の標的遺伝子を調節する転写因子としてのその機能に関する強力な証拠を提供する。Tボックスファミリーの最近の突出は、ヒト疾患においてTボックス突然変異により最も劇的に例示される多彩な発生過程におけるその明らかな重要性から生じる。胸腺細胞幹細胞からの成熟T細胞およびナイーブな前駆細胞からの分化したTh細胞の生成もまた厳格に調節される発生過程としてみることができる。T−betがTh1系譜の発生を司るというこの発見は、リンパ系におけるこの最新のTボックスファミリーメンバーの重要な役割を示している。
スクリーニング法
本発明はさらに、T−betの発現(細胞中のT−betの量)および/もしくはT−betポリペプチドの活性(細胞に対する細胞外の影響の結果としてもたらされる細胞中でシグナルを伝播させるT−betの能力を調節する化合物の同定方法を提供する。例えば、本発明は
T−betポリペプチドを含んでなる指標組成物を提供すること;
該指標組成物を試験化合物と接触させること;および
指標組成物中のT−betポリペプチドの活性に対する試験化合物の影響を測定してそれによりT−betポリペプチドの活性を調節する化合物を同定すること
を含んでなる、T−betポリペプチドの活性を調節する化合物の同定方法を提供する。
T−bet分子の活性は多様な方法で検出可能である。T−betは転写因子であり、そして従ってDNAに結合しかつ遺伝子、例えば実施例で教示されるところのサイトカイン遺伝子の発現を調節する能力を有する。従って、本発明のスクリーニング方法の特定の態様は、DNA;(例えばIL−2もしくはIFN−γプロモーター)に結合する;遺伝子発現を調節する(例えば、例えばIL−2遺伝子を抑制する、IFN−γ遺伝子をトランス活性化することによりTh1関連サイトカイン遺伝子の発現を調節する、または例えばIL−4遺伝子もしくはIL−10遺伝子を抑制することによりTh2関連サイトカイン遺伝子の発現を調節する、または他の遺伝子、(例えばTGF−βもしくはTLR6のようなToll様受容体遺伝子)の発現を調節する)T−betポリペプチドの能力を活用する。他の態様において、他の細胞応答を調節するT−betの能力は例えば本明細書に示されるとおり測定することができ、T−betはとりわけ:免疫グロブリンクラススイッチング;CD8エフェクター/メモリー細胞、末梢寛容(例えば存在するTr細胞の数を調節することにより)の生成を調節し;Th1サイトカイン分泌プロフィルに対しナイーブなCD4+細胞を駆動し、および/もしくは極性化Th2細胞をTh1経路に向け直す。従って、細胞に対するT−betのこれらもしくは他のこうした影響のいずれもT−betの発現および/もしくは活性を調節する化合物のスクリーニングにおける読み出し(readout)として使用可能である。
本発明のスクリーニングアッセイの好ましい一態様において、指標組成物は指標細胞を含んでなり、前記指標細胞は:(i)T−betポリペプチドおよび(ii)T−betポリペプチドに応答性のレポーター遺伝子を含んでなる。好ましくは、指標細胞は:
i)T−betをコードする組換え発現ベクター;および
ii)Th1関連サイトカイン遺伝子に効果的に連結されたレポーター遺伝子の制御配列を含んでなるベクター
を含有し;また、前記方法は:
a)指標細胞を試験化合物と接触させること;
b)試験化合物の存在下での指標細胞中でのレポーター遺伝子の発現のレベルを測定すること;および
c)試験化合物の存在下での指標細胞中でのレポーター遺伝子の発現のレベルを、試験化合物の非存在下での指標細胞中でのレポーター遺伝子の発現のレベルと比較してそれによりT−betの発現および/もしくは活性を調節する化合物を同定すること
を含んでなる。
別の好ましい態様において、指標組成物は:(i)T−betポリペプチドおよび(ii)T−betが結合するDNA分子の調製物を含んでなり、かつ、
前記方法は:
a)指標組成物を試験化合物と接触させること;
b)試験化合物の存在下でのT−betポリペプチドおよびDNA分子の相互作用の程度を測定すること;ならびに
c)試験化合物の存在下でのT−betおよびDNA分子の相互作用の程度を、試験化合物の非存在下でのT−betポリペプチドおよびDNA分子の相互作用の程度と比較してそれによりT−betの発現および/もしくは活性を調節する化合物を同定すること
を含んでなる。
好ましくは、T−betが結合するDNA分子はTボックス結合配列を含んでなる。こうした配列は当該技術分野で既知であり、例えば(Szaboら 2000.Cell 100:655−669)を参照されたい。
別の好ましい態様において、該方法はT−betと相互作用するポリペプチドを同定する。本態様において、
指標組成物は指標細胞であり、この指標細胞は:
i)転写制御配列に操作可能に連結されたレポーター遺伝子;および
ii)第一の融合タンパク質をコードする第一のキメラ遺伝子(前記第一の融合タンパク質はT−betを包含する)
を含んでなり;
試験化合物は第二のキメラ遺伝子のライブラリーを含んでなり、このライブラリーは第二の融合タンパク質をコードし;
レポーター遺伝子の発現は第一の融合タンパク質、第二の融合タンパク質および転写制御配列の間の相互作用に対し感受性であり;ならびに
指標組成物中のT−betに対する試験化合物の影響を、指標細胞中でのレポーター遺伝子の発現のレベルを測定することにより測定してそれによりT−betと相互作用するポリペプチドを含んでなる試験化合物を同定する。
好ましい一態様において、第二のキメラ遺伝子のライブラリーはTh2細胞からのcDNAライブラリーから調製する。
本発明のスクリーニングアッセイの好ましい一態様において、試験化合物が一旦T−betの発現および/もしくは活性を調節すると同定されれば、その後、T−betにより調節される細胞応答に対する試験化合物の影響を試験する。従って、本発明のスクリーニング方法は、免疫応答に対する化合物の影響を測定してそれによりこうした細胞応答、例えばT細胞もしくはB細胞応答を調節する化合物を同定することをさらに含み得る。一態様において、免疫応答に対する化合物の影響は、インターフェロン−γ遺伝子のようなTh1関連サイトカイン遺伝子の発現に対する化合物の影響を測定することにより測定する。本明細書で使用されるところの「Th1関連サイトカイン」という用語は、Th2細胞によるよりはむしろTh1細胞により優先的にもしくは独占的に産生されるサイトカインを指すことを意図している。Th1関連サイトカインの例はIFN−γ、IL−2、TNFおよびリンホトキシン(LT)を包含する。別の態様において、免疫応答に対する目的の化合物の影響はTヘルパー1型(Th1)もしくはTヘルパー2型(Th2)細胞の発生に対する化合物の影響を測定することにより測定する。
一態様において、本発明は調節物質、すなわちT−betポリペプチドに結合する;T−bet発現;T−betプロセシング;T−bet翻訳後修飾(例えばグリコシル化、ユビキチン化もしくはリン酸化);またはT−bet活性に対する賦活もしくは阻害効果を有する;あるいはT−betの標的分子の発現、プロセシングもしくは活性に対する賦活もしくは阻害効果を有する候補もしくは試験化合物もしくは作用物質(例えば酵素、ペプチド、ペプチド模倣物、小分子、リボザイムもしくはT−betアンチセンス分子)の同定方法を提供する。
指標組成物はT−betポリペプチドを発現する細胞、例えば天然に発現する細胞、もしくはより好ましくは該ポリペプチドをコードする発現ベクターを細胞中に導入することにより該ポリペプチドを発現するよう工作されている細胞であることができる。あるいは、指標組成物はポリペプチドを包含する細胞を含まない組成物(例えばT−bet発現細胞からの細胞抽出物または天然のもしくは組換えいずれかの精製されたT−betポリペプチドを包含する組成物)であることができる。
本明細書に記述されるアッセイを使用して同定される化合物は、異常なT−bet発現、プロセシング、翻訳後修飾もしくは活性、例えばT細胞系譜の決定の調節、サイトカインの産生を調節すること、TGF−β媒介性のシグナル伝達を調節すること、Jak1/STAT−1経路を調節すること、IgGクラススイッチングを調節することおよびBリンパ球の機能を調節することと関連する障害を治療するのに有用であるかもしれない。
T−betの調節によって利益を得るかもしれない状態は:糖尿病、慢性関節リウマチ、若年性慢性関節リウマチ、変形性関節症、乾癬性関節炎、多発性硬化症、重症筋無力症、全身性エリテマトーデス、自己免疫性甲状腺炎、アトピー性皮膚炎および湿疹性皮膚炎、乾癬、シェーグレン症候群、円形脱毛症、節足動物の咬傷反応によるアレルギー応答、クローン病、アフタ性潰瘍、虹彩炎、結膜炎、角結膜炎、潰瘍性大腸炎、アレルギー性喘息、皮膚エリテマトーデス、強皮症、膣炎、直腸炎、化合物発疹、らい境界反応、らい性結節性紅斑、自己免疫性ブドウ膜炎、アレルギー性脳脊髄炎、急性壊死性出血性脳症、特発性両側性進行性知覚神経性聴覚障害、再生不良性貧血、赤芽球ろう、特発性血小板減少症、多発性軟骨炎、ヴェグナー肉芽腫症、慢性活動性肝炎、スティーヴンズ・ジョンソン症候群、特発性スプルー、扁平苔癬、クローン病、グレーヴス眼症、サルコイドーシス、原発性胆汁性肝硬変、後部ブドウ膜炎、実験的アレルギー性脳脊髄炎(EAE)ならびに間隙性肺線維症を包含する自己免疫障害を包含する。
被験体スクリーニングアッセイを他の作用物質の存在もしくは非存在下で実施し得る。例えば、スクリーニングされている細胞の活性化状態を調節する多様な作用物質の存在下で被験体アッセイを実施し得る。例えば、一態様においてT細胞受容体を介してシグナルを伝達する作用物質を包含する。別の態様において、サイトカインもしくはサイトカイン受容体に対する抗体を包含する。
別の局面において、本発明は本明細書に記述されるアッセイの2種もしくはそれ以上の組合せに関する。例えば、細胞に基づくもしくは細胞を含まないアッセイを使用して調節剤を同定することができ、また、T−betポリペプチドの発現および/もしくは活性を調節する作用物質の能力をin vivo、例えば多発性硬化症(EAE)、慢性関節リウマチもしくは感染症の動物モデルのような動物で確認し得る。
さらに、本明細書に記述されるとおり同定されたT−bet調節物質(例えばドミナントネガティブT−bet分子、T−bet核酸もしくはポリペプチド分子、アンチセンスT−bet核酸分子、T−bet特異的抗体もしくは小分子)を動物モデルで使用してこうした調節物質での処置の有効性、毒性もしくは副作用を決定し得る。あるいは、本明細書に記述されるとおり同定されたT−bet調節物質を動物モデルで使用してこうした調節物質の作用機序を決定し得る。
別の態様において、類似のスクリーニングアッセイを使用して、例えば上述されたもののようなスクリーニングアッセイを実施すること、しかしT−betが相互作用する分子、すなわちTecキナーゼのようなシグナル伝達経路中でT−betの上流もしくは下流いずれかで作用する分子を使用することによりT−betの発現および/もしくは活性を間接的に調節する化合物を同定し得る。
従って、下述されるとおり、本発明はT−betおよびTボックス結合領域(例えばIL−2もしくはIFN−γ遺伝子制御領域のようなサイトカイン遺伝子制御領域)の相互作用を調節する化合物を同定するためのスクリーニングアッセイを提供する。標的DNA配列とのDNA結合タンパク質の相互作用を検出するアッセイは当該技術分野で既知である(例えば電気泳動移動度シフトアッセイ、DNアーゼIフットプリンティングアッセイなど)。試験化合物の存在および非存在下でこうしたアッセイを実施することにより、これらのアッセイを使用してその標的DNA配列とのDNA結合タンパク質の相互作用を調節する(例えば阻害するもしくは高める)化合物を同定し得る。
本発明の細胞に基づくおよび細胞を含まないアッセイを下により詳細に記述する。
A.細胞に基づくアッセイ
本発明の指標組成物はT−betポリペプチド(もしくはIFN−γのような非T−betポリペプチド)を発現する細胞、例えば内因性のT−betを天然に発現する細胞、またはより好ましくは該ポリペプチドをコードする発現ベクターを細胞中に導入することにより外因性のT−betポリペプチドを発現するよう工作されている細胞であり得る。あるいは、指標組成物はT−betもしくはIFN−γのような非T−betポリペプチドを包含する細胞を含まない組成物(例えばT−bet発現細胞からの細胞抽出物または精製されたT−bet(天然もしくは組換えいずれかのポリペプチド)を包含する組成物)であり得る。
T−bet(もしくはT−betの上流もしくは下流で作用する非T−betポリペプチド)の発現および/もしくは活性を調節する化合物は多様な「読み出し」を使用して同定し得る。
例えば、指標細胞をT−bet発現ベクターでトランスフェクトし得、試験化合物の存在および非存在下でインキュベートし得、そして該分子の発現もしくはT−betにより調節される生物学的応答に対する該化合物の影響を測定し得る。T−betの生物学的活性は標準的技術に従ってin vivoもしくはin vitroで測定される活性を包含する。T−bet活性はT−bet標的分子(例えばサイトカイン遺伝子の転写制御領域のようなT−betが結合する核酸分子)もしくはキナーゼのようなポリペプチドとの会合のような直接の活性であり得る。あるいは、T−bet活性は、T−betポリペプチドのT−bet標的分子との相互作用の下流で起こる細胞のシグナル伝達活性、もしくはその相互作用により誘発されたシグナル伝達カスケードの結果として起こる生物学的影響のような間接的活性である。例えば、本明細書に記述されるT−betの生物学的活性は:T細胞系譜の決定の調節、サイトカインの産生を調節すること、TGF−β媒介性のシグナル伝達を調節すること、Jak1/STAT−1経路を調節すること、IgGクラススイッチングを調節することおよびBリンパ球の機能を調節することを包含する。T−betの多様な生物学的活性は当該技術分野で既知である技術を使用して測定可能である。例示的技術は実施例により詳細に記述する。
試験化合物がT−bet発現を調節するかどうかを決定するために、in vitro転写アッセイを実施し得る。こうしたアッセイを実施するために、T−betの完全長のプロモーターおよびエンハンサーをクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)もしくはルシフェラーゼのようなレポーター遺伝子に操作可能に連結しかつ宿主細胞中に導入し得る。
本明細書で互換性に使用されるところの「操作可能に連結される」および「効果的に連結される」という用語は、ヌクレオチド配列が宿主細胞中での(もしくは細胞抽出物による)該ヌクレオチド配列の発現を可能にする様式で制御配列に連結されていることを意味することを意図している。制御配列は技術的に認識されかつ適切な宿主細胞中での所望のポリペプチドの発現を指図するように選択し得る。制御配列という用語はプロモーター、エンハンサー、ポリアデニル化シグナルおよび他の発現調節領域を包含することを意図している。こうした制御配列は当業者に既知でありかつGoeddel、Gene Expression Technology:Methods in Enzymology 185、アカデミック プレス(Academic Press)、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)に記述される。発現ベクターの設計はトランスフェクトされるべき宿主細胞の選択ならびに/または発現されるべき所望のポリペプチドの型および/もしくは量のような因子に依存しうることが理解されるべきである。
多様なレポーター遺伝子が当該技術分野で既知でありかつ本発明のスクリーニングアッセイでの使用に適する。適するレポーター遺伝子の例は、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、アルカリホスファターゼもしくはルシフェラーゼをコードするものを包含する。これらの遺伝子産物の活性の標準的測定方法は当該技術分野で既知である。
多様な細胞型が該スクリーニングアッセイでの指標細胞としての使用に適する。好ましくは、Th2細胞クローンもしくはノックアウト動物からの細胞のような通常はT−betを発現しない細胞系を使用する。HepG2肝癌細胞系のような非リンパ系細胞系もまた指標細胞として使用可能である。酵母細胞もまた指標細胞として使用可能である。
主題のアッセイでの使用のための細胞は真核生物および原核生物双方の細胞を包含する。例えば、一態様において細胞は細菌細胞である。別の態様において細胞は酵母細胞のような真菌細胞である。別の態様において細胞は脊椎動物細胞、例えばトリ細胞または哺乳動物細胞(例えばマウス細胞もしくはヒト細胞)である。
一態様において、試験化合物の存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルは、試験化合物の非存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルより高く、そして該試験化合物はT−betの発現を刺激する化合物と同定される。別の態様において、試験化合物の存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルは、試験化合物の非存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルより低く、そして該試験化合物はT−betの発現を阻害する化合物と同定される。
一態様において、本発明はT−betが関与する細胞応答を調節する化合物の同定方法を提供する。
標的分子へのT−bet結合を調節するもしくはT−betに結合する試験化合物の能力もまた測定し得る。標的分子(例えば結合パートナー)へのT−bet結合を調節する試験化合物の能力を測定することは、例えば複合体中の標識T−bet標的分子を検出することによりT−betへのT−bet標的分子の結合が測定可能であるような放射性同位元素、酵素もしくは蛍光標識とT−bet標的分子を結合することにより達成し得る。あるいは、T−betを放射性同位元素、酵素もしくは蛍光標識と結合して複合体中のT−bet標的分子へのT−bet結合を調節する試験化合物の能力をモニターし得る。T−betを結合する試験化合物の能力を測定することは、例えば複合体中の標識T−bet化合物を検出することによりT−betへの該化合物の結合が測定可能であるような放射性同位元素、酵素もしくは蛍光標識と該化合物を結合することにより達成し得る。例えば、T−bet標的は直接もしくは間接的にのいずれかで125I、35S、14CもしくはHで標識可能であり、そして放射能発射の直接計数もしくはシンチレーション計数により放射性同位元素を検出し得る。あるいは、化合物を例えばワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼもしくはルシフェラーゼで酵素的に標識可能であり、そして適切な基質の産物への転化の測定により酵素標識を検出し得る。
相互作用体のいずれの標識も伴わずにT−betと相互作用する化合物の能力を測定することもまた本発明の範囲内にある。例えば、微小生理機能測定器を使用して化合物もしくはT−betいずれの標識も伴わずにT−betとの化合物の相互作用を検出し得る(McConnell,H.M.ら(1992)Science 257:1906−1912)。本明細書で使用されるところの「微小生理機能測定器」(例えばサイトセンサー(Cytosensor))は光接近可能な電位測定センサー(LAPS)を使用して細胞がその環境を酸性化する速度を測定する分析機器である。この酸性化速度の変化を化合物とT−betとの間の相互作用の指標として使用し得る。
別の態様において、T−betの上流もしくは下流で作用するT−betが関与する経路中で作用する異なる(すなわち非T−bet)分子を、スクリーニングアッセイでの使用のため指標組成物中に包含し得る。こうした分子を使用するスクリーニングアッセイで同定される化合物もまた、間接的にではあろうともT−bet活性の調節において有用であることができる。T−betが相互作用する例示的一分子はTecキナーゼ、例えばITKもしくはrlkキナーゼを包含する。
本アッセイで使用される細胞は起源が真核生物もしくは原核生物であり得る。例えば、一態様において細胞は細菌細胞である。別の態様において細胞は真菌細胞、例えば酵母細胞である。別の態様において細胞は脊椎動物細胞、例えばトリもしくは哺乳動物細胞である。好ましい一態様において細胞はヒト細胞である。
本発明の細胞は内因性のT−bet(もしくはT−betが関与するシグナル伝達経路中の別のポリペプチド)を発現し得るか、またはそうするように工作してもよい。T−betポリペプチドまたはT−betの上流もしくは下流で作用する非T−betポリペプチドを発現するよう工作されている細胞は、T−betポリペプチドもしくはT−betの上流もしくは下流で作用する非T−betポリペプチドをコードする発現ベクターを細胞中に導入することにより製造可能である。
指標細胞中でT−betポリペプチドまたはT−betの上流もしくは下流で作用する非T−betポリペプチドの発現に使用し得る組換え発現ベクターは当該技術分野で既知である。一態様において、発現ベクター内で指標細胞中でのT−betの誘導可能なもしくは構成的発現を見込む制御配列(例えばサイトメガロウイルスプロモーター/エンハンサーのようなウイルス制御配列を使用し得る)にT−betコーディング配列を効果的に連結する。指標細胞中でのT−betの誘導可能なもしくは構成的発現を見込む組換え発現ベクターの使用が、T−betの活性を高めるもしくは阻害する化合物の同定に好ましい。代替の一態様において、発現ベクター内でT−betコーディング配列を内因性のT−bet遺伝子の制御配列(すなわち内因性のT−bet遺伝子由来のプロモーター制御領域)に効果的に連結する。T−bet発現が内因性制御配列により制御される組換え発現ベクターの使用が、T−betの転写発現を高めるもしくは阻害する化合物の同定に好ましい。
Th1関連サイトカイン遺伝子を(例えばレポーター遺伝子としてもしくはT−bet活性を評価するための読み出しとして)利用する方法においては、好ましくはTh1関連サイトカインはインターフェロン−γもしくはIL−2である。付属として付けられる実施例に記述されるとおり、T−betをIL−2プロモーターに結合するその能力に基づく酵母1ハイブリッドスクリーニングアッセイで単離した。従って、一態様において、本発明の一方法は近位IL−2プロモーターのこの領域、最も好ましくはIL−2プロモーターのヌクレオチド−240ないし−220を含有するレポーター遺伝子構築物を利用する。使用し得る他の配列は:コンセンサスTボックス部位、ヒトIL−2プロモーター、マウスIL−2プロモーター、ヒトIFN−γイントロンIII、マウスIFN−γ近位プロモーター中の2個の結合部位を包含する。(Szaboら 2000.Cell 100:655−669)。
一態様において、T−betの発現および/もしくは活性に影響を及ぼす標的化合物を同定かつ特徴づけするための高スループットの細胞に基づくスクリーニングにおいて誘導可能な系を構築しかつ使用し得る。誘導可能な系は、例えば、エクダイソンに駆動されるT−bet発現プラスミドとコトランスフェクトしたエクダイソン受容体およびIFN− プロモータールシフェラーゼレポーターを発現する接着性293Tヒト胚腎細胞系のサブクローンを使用することにより、通常はIFN−γを産生しない細胞系を使用して構築可能である。(Wakitaら 2001.Biotechniques 31:414;Noら Proceedings of the National Academy of Sciences USA 93:3346;Graham.2002 Expert Opin.Biol.Ther.2:525)。昆虫ホルモンエクダイソンでの処理に際してT−betが発現され、IFN− レポーターが活性化されかつルシフェラーゼ活性が生成される。この系において、T−betは該細胞系に内因性のIFN− を産生する能力を賦与する。
B.細胞を含まないアッセイ
別の態様において、指標組成物は細胞を含まない組成物である。宿主細胞もしくは培地中で組換え方法により発現されたT−betもしくはT−betが関与する経路中でT−betの上流もしくは下流で作用する非T−betポリペプチドを、ポリペプチドの標準的精製方法を使用して、例えばイオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー、限外濾過、電気泳動、およびT−betに特異的な抗体との免疫親和性精製により宿主細胞もしくは細胞培地から単離して細胞を含まない組成物中で使用し得るタンパク質を生じさせることが可能である。あるいは、細胞を含まない組成物としての使用のためにT−betもしくは非T−bet発現細胞の抽出物を調製し得る。
一態様において、T−bet活性を特異的に調節する化合物は、T−betを結合する標的分子とのT−betの相互作用を調節するそれらの能力に基づき同定される。標的分子はDNA分子、例えばサイトカイン遺伝子の制御領域のようなT−bet応答性因子)もしくはポリペプチド分子例えばTecキナーゼであり得る。タンパク質−タンパク質相互作用(例えば免疫沈降、蛍光偏光もしくはエネルギー伝達、2ハイブリッドアッセイなど)の検出を見込む、または標的DNA配列とDNA結合タンパク質との間の相互作用の検出を見込む(例えば電気泳動移動度シフトアッセイ、DNアーゼIフットプリンティングアッセイなど)適するアッセイが当該技術分野で既知である。試験化合物の存在および非存在下でこうしたアッセイを実施することにより、これらのアッセイを使用して標的分子とのT−betの相互作用を調節する(例えば阻害するもしくは高める)化合物を同定し得る。
一態様において、試験化合物の存在下での標的分子へのT−betの結合の量は該試験化合物の非存在下での標的分子へのT−betの結合の量より大きく、この場合は該該試験化合物がT−betの結合を高める化合物と同定される。別の態様において、試験化合物の存在下での標的分子へのT−betの結合の量は試験化合物の非存在下での標的分子へのT−betの結合の量より小さく、この場合は該試験化合物がT−betの結合を阻害する化合物と同定される。
T−betポリペプチドへの試験化合物の結合は上述されたとおり直接もしくは間接的いずれかで測定し得る。試験化合物に結合するT−betポリペプチドの能力を測定することはまた、リアルタイム生体分子相互作用分析(Biomolecular Interaction Analysis)(BIA)のような技術を使用しても達成し得る(Sjolander,S.とUrbaniczky,C.(1991)Anal.Chem.63:2338−2345;Szaboら(1995)Curr.Opin.Struct.Biol.5:699−705)。本明細書で使用されるところの「BIA」は相互作用体のいずれも標識することなくリアルタイムで生物特異的相互作用を研究するための技術である(例えばバイアコア(BIAcore))。表面プラスモン共鳴(SPR)の光学的現象の変化を生物学的分子間のリアルタイム反応の表示として使用し得る。
T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用を調節する試験化合物の本発明の同定方法において、完全長のT−betポリペプチドを該方法で使用してよいか、あるいはT−betの部分のみを使用してよい。T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用の程度は、例えばポリペプチドの一方を検出可能な物質(例えば放射標識)で標識すること、非標識ポリペプチドを単離すること、および非標識ポリペプチドと会合するようになった検出可能な物質の量を定量することにより測定可能である。該アッセイを使用してT−betタンパク質と標的分子との間の相互作用を刺激もしくは阻害のいずれかをする試験化合物を同定し得る。T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用を刺激する試験化合物は、該試験化合物の非存在下での相互作用の程度と比較してT−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用の程度を増大させるその能力に基づいて同定される。T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用を阻害する試験化合物は、該化合物の非存在下での相互作用の程度と比較してT−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用の程度を減少させるその能力に基づいて同定される。
本発明の上のアッセイ方法の1以上の態様において、例えば複合体形成されない形態のポリペプチドの一方もしくは双方からの複合体形成された形態の分離を助長するため、またはアッセイの自動化に適応させるために、T−betもしくはT−bet標的分子すなわちキナーゼのいずれかを固定することが望ましいかもしれない。試験化合物の存在および非存在下での試験化合物のT−betポリペプチドへの結合もしくはT−betポリペプチドのT−bet標的分子との相互作用は、反応体を含有するのに適するいかなる容器中でも達成し得る。こうした容器の例はマイクロタイタープレート、試験管および微小遠心管を包含する。一態様において、ポリペプチドの一方もしくは双方をマトリックスに結合させるドメインを付加する融合タンパク質を提供し得る。例えば、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ/T−bet融合タンパク質もしくはグルタチオン−S−トランスフェラーゼ/標的融合タンパク質をグルタチオンセファロースビーズ(シグマ ケミカル(Sigma Chemical)、ミズーリ州セントルイス)もしくはグルタチオン誘導体化マイクロタイタープレートに吸着させることができ、これをその後試験化合物または試験化合物および吸着されない標的ポリペプチドもしくはT−betポリペプチドのいずれかと組合せ、そして該混合物を複合体形成に伝導性の条件下で(例えば塩およびpHについて生理学的条件で)インキュベートする。インキュベーション後にビーズもしくはマイクロタイタープレートウェルを洗浄していかなる未結合の化合物も除去し、ビーズの場合はマトリックスを固定し、そして例えば上述されたとおりに直接もしくは間接的いずれかで複合体形成を測定する。あるいは、複合体をマトリックスから解離させかつ標準的技術を使用してT−bet結合もしくは活性のレベルを測定し得る。
マトリックス上にポリペプチドを固定するための他の技術もまた本発明のスクリーニングアッセイで使用可能である。例えば、T−betポリペプチドもしくはT−bet標的分子のいずれかをビオチンおよびストレプトアビジンの結合を利用して固定し得る。ビオチニル化T−betポリペプチドもしくは標的分子を当該技術分野で既知の技術(例えばビオチニル化キット、ピアース ケミカルズ(Pierce Chemicals)、イリノイ州ロックフォード)を使用してビオチン−NHS(N−ヒドロキシスクシンイミド)から調製することができ、そしてストレプトアビジン被覆96ウェルプレート(ピアース ケミカル(Pierce Chemical))のウェル中に固定し得る。あるいは、T−betポリペプチドもしくは標的分子と反応性であるがしかしT−betポリペプチドのその標的分子への結合を妨害しない抗体をプレートのウェルに誘導体化することができ、そして未結合の標的もしくはT−betポリペプチドを抗体結合によりウェル中で捕捉する。こうした複合体の検出方法は、GST固定された複合体について上述されたものに加え、T−betポリペプチドもしくは標的分子と反応性の抗体を使用する複合体の免疫検出、ならびにT−betポリペプチドもしくは標的分子と関連する酵素活性を検出することに頼る酵素結合アッセイを包含する。
本発明のなお別の局面において、T−betに結合するかもしくはそれと相互作用し(「T−bet結合タンパク質」もしくは「T−bet」)かつT−bet活性に関与する他のポリペプチドを同定するための2ハイブリッドアッセイもしくは3ハイブリッドアッセイ(例えば米国特許第5,283,317号明細書;Zervosら(1993)Cell 72:223−232;Maduraら(1993)J.Biol.Chem.268:12046−12054;Bartelら(1993)Biotechniques 14:920−924;Iwabuchiら(1993)Oncogene 8:1693−1696;およびBrent 第WO94/10300号明細書を参照されたい)において、T−betポリペプチドもしくはそのフラグメントを「餌(bait)タンパク質」として使用し得る。こうしたT−bet結合タンパク質もまた、例えばT−bet媒介性のシグナル伝達経路の下流の要素としてT−betポリペプチドもしくはT−bet標的によるシグナルの伝播に関与していることがありそうである。あるいは、こうしたT−bet結合ポリペプチドはT−bet阻害剤であることがありそうである。
2ハイブリッド系は、分離可能なDNA結合および活性化ドメインよりなる大部分の転写因子のモジュールの性質に基づく。簡潔には、該アッセイは2種の異なるDNA構築物を利用する。一構築物において、T−betポリペプチドをコードする遺伝子を既知の転写因子(例えばGAL−4)のDNA結合ドメインをコードする遺伝子に融合する。他の構築物において、未同定のタンパク質(「餌食(prey)」もしくは「サンプル」)をコードするDNA配列のライブラリーからの1DNA配列を既知の転写因子の活性化ドメインをコードする遺伝子に融合する。「餌」および「餌食」タンパク質はin vivoで相互作用することが可能であり、T−bet依存性の複合体を形成し、該転写因子のDNA結合および活性化ドメインが近い近接にもたらされる。この近接が、該転写因子に応答性の転写調節部位に操作可能に連結されているレポーター遺伝子(例えばLacZ)の転写を可能にする。レポーター遺伝子の発現を検出することができ、そして機能的転写因子を含有する細胞コロニーを単離し得、そしてT−betポリペプチドと相互作用するポリペプチドをコードするクローン化された遺伝子を得るのに使用し得る。
別の態様において、T−bet標的遺伝子を単離するための発現差解析法(representational difference analysis)(RDA)およびマイクロチップDNAアレイ分析。例えば、減算(subtracted)もしくは未減算プローブを使用するPCRと結合したディファレンシャルディスプレイもしくはサブトラクション法(RDA;例えばHubank,M.とSchatz,D.G.1994.Nuc.Acid Res.22、5640−5648;Chang,Y.ら 1994.Science 266、1865;von Stein,O.D.ら 1997.Nuc.Acid Res.25、2598;Lisitsyn,N.とWigler,M.1993.Science 259、946を参照されたい)、またはより最近はDNAマイクロチップアレイハイブリダイゼーション(Welfordら 1998.Nucl.Acids.Res.15:3059)を使用し得る。こうしたアッセイの実施において多様な細胞を使用し得、例えば正常細胞、T−betを発現するよう工作された細胞またはT−betを欠くもしくはT−betを過剰発現するマウスから(例えばトランスジェニック非ヒト動物から)の細胞を使用し得る。
なお別の態様において、T−bet標的タンパク質を記述するためのプロテオミクスのアプローチを実施し得る。例えば、減算分析、発現パターンの分析、タンパク質レベルでの遺伝子型変異の同定およびタンパク質同定ならびに翻訳後修飾の検出を例えばWangら(2002)J.Chromatogr.B.Technol.Biomed Life Sci.782(1−2):291−306;Lubmanら(2002)J.Chromatogr.B.Technol.Biomed Life Sci.782(1−2):183−96;およびRaiら(2002)Arch.Pathol.Lab.Med.126(12):1518−26に記述されるとおり実施し得る。
C.T−bet欠損細胞を使用するアッセイ
別の態様において、本発明はT−betが欠損の細胞を使用するT−betの生物学的影響を調節する化合物の同定方法を提供する。実施例に記述されるとおり、B細胞における(例えばT−bet遺伝子の混乱による)T−bet活性の阻害はIgG2a産生の欠損をもたらす。従って、T−betが欠損の細胞を使用して、T−betそれ自身を調節すること以外の手段によりT−betにより調節される生物学的応答を調節する作用物質を同定し得る(すなわちT−bet欠損表現型を「救助する」化合物)。あるいは、T−bet遺伝子が条件的様式で非機能的にされている「条件的ノックアウト」系を使用してスクリーニングアッセイでの使用のためのT−bet欠損細胞を創製し得る。例えば、第WO 94/29442号明細書および米国特許第5,650,298号明細書に記述されるところの遺伝子の条件的混乱のためのテトラサイクリンに調節される系を使用して細胞もしくはそれから細胞を単離可能であるT−bet欠損動物を創製することができ、それらは細胞と接触するテトラサイクリン濃度の調節により制御された様式でT−bet欠損にされることができる。T−betの他の生物学的影響に関するアッセイに、類似の条件的混乱のアプローチを使用し得るか、あるいは、RAG−2欠損胚盤胞補完系を使用して、T−bet遺伝子のホモ接合性突然変異を伴う胚幹細胞から生じるリンパ系器官をもつマウスを生成させ得る。こうした動物からのT−bet欠損リンパ系細胞(例えば胸腺、脾および/もしくはリンパ節細胞)または精製されたT−bet欠損B細胞をスクリーニングアッセイで使用し得る。
該スクリーニング方法において、T−betが欠損の細胞を試験化合物と接触させ、そしてT−betにより調節される生物学的応答をモニターする。T−bet欠損細胞における応答の調節(例えば未処理細胞もしくは対照作用物質で処理した細胞のような適切な対照と比較した)が、試験化合物をT−betに調節される応答の調節物質と同定する。
一態様において、試験化合物を非ヒトT−bet欠損動物、好ましくはマウス(例えばT−bet遺伝子が上述された手段により条件的に混乱されているマウス、もしくはリンパ系器官が上述されたとおりT−betが欠損であるキメラマウス)に直接投与してT−betが欠損の細胞のin vivo応答を調節する試験化合物を同定する。別の態様において、T−betが欠損の細胞を非ヒトT−bet欠損動物から単離し、そしてex vivoで試験化合物と接触させてT−betが欠損の細胞中でT−betにより調節される応答を調節する試験化合物を同定する。
T−betが欠損の細胞はT−betが欠損であるように創製された非ヒト動物から得ることができる。好ましい非ヒト動物はサル、イヌ、ネコ、マウス、ラット、ウシ、ウマ、ヤギおよびヒツジを包含する。好ましい態様においてT−bet欠損動物はマウスである。T−betが欠損のマウスは実施例に記述されるとおり作成し得る。特定の1遺伝子産物が欠損の非ヒト動物は、典型的には相同的組換えにより創製する。簡潔には、欠失、付加もしくは置換が導入されてそれにより内因性のT−bet遺伝子を変える、例えば機能的に混乱させるT−bet遺伝子の少なくとも一部分を含有するベクターを調製する。T−bet遺伝子は好ましくはマウスT−bet遺伝子である。例えば、マウスT−bet遺伝子はマウスT−bet cDNAをプローブとして使用してマウスゲノムDNAライブラリーから単離し得る。その後、マウスT−bet遺伝子を使用してマウスゲノム中の内因性のT−bet遺伝子を変えるのに適する相同的組換えベクターを構築し得る。好ましい一態様において、相同的組換えに際して内因性のT−bet遺伝子が機能的に破壊されるようなベクターを設計する(すなわち、機能的ポリペプチドをもはやコードしない;「ノックアウト」ベクターともまた称される)。あるいは、相同的組換えに際して内因性のT−bet遺伝子が突然変異されるかもしくは別の方法で変えられるがしかし機能的ポリペプチドをなおコードするようなベクターを設計し得る(例えば上流の制御領域を変えてそれにより内因性のT−betポリペプチドの発現を変えることができる)。該相同的組換えベクターにおいて、T−bet遺伝子の変えられた部分はその5’および3’端でT−bet遺伝子の付加的な核酸により隣接されて、該ベクターにより運搬される外因性のT−bet遺伝子と胚幹細胞中の内因性のT−bet遺伝子との間で相同的組換えを起こさせる。付加的な隣接するT−bet核酸は内因性遺伝子との成功裏の相同的組換えに十分な長さのものである。典型的には、数キロ塩基の隣接DNA(5’および3’双方の端で)がベクターに包含される(例えば、相同的組換えベクターの記述についてThomas,K.R.とCapecchi,M.R.(1987)Cell 51:503を参照されたい)。ベクターを胚幹細胞系に(例えば電気穿孔法により)導入し、そして導入されたT−bet遺伝子が内因性のT−bet遺伝子と相同的に組換わった細胞を選択する(例えばLi,E.ら(1992)Cell 69:915を参照されたい)。その後、選択された細胞を動物(例えばマウス)の胚盤胞に注入して凝集キメラを形成させる(例えば、Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Practical Approach、E.J.Robertson編(IRL、オックスフォード、1987)中、Bradley,A.、pp.113−152を参照されたい)。その後、キメラ胚を適する偽妊娠雌性育成動物中に埋植し得かつ胚を分娩までもたらし得る。それらの生殖細胞中に相同的に組換えられたDNAをもつ子孫を使用して、該動物の全細胞が該トランスジーンの生殖系列伝達により相同的に組換えられたDNAを含有する動物を繁殖し得る。相同的組換えベクターおよび相同的組換え動物の構築方法は、Bradley,A.(1991)Current Opinion in Biotechnology :823−829ならびにLe MouellecらによるPCT国際公開第WO 90/11354号;Smithiesらによる同第WO 91/01140号;Zijlstraらによる同第WO 92/0968号;およびBernsらによる同第WO 93/04169号明細書にさらに記述される。
別の態様において、野性型およびT−betヌル双方のマウスからのドナー骨髄細胞のレトロウイルス形質導入を、照射されたRAGレシピエントを再構成するためにDNすなわちドミナントネガティブ構築物を用いて実施し得る。これは、そのリンパ系細胞がドミナントネガティブバージョンのT−betのみを発現するマウスの生産をもたらすことができる。その後、これらのマウスからのB細胞を、T−betにより調節される生物学的応答を調節する化合物について試験し得る。
該スクリーニングアッセイの一態様において、T−betにより調節される生物学的応答を調節するそれらの能力について試験された化合物を、非ヒトT−bet欠損動物に該試験化合物をin vivoで投与すること、および該動物における応答に対する該試験化合物の影響を評価することによりT−bet欠損細胞と接触させる。試験化合物は製薬学的組成物として非ヒトT−bet欠損動物に投与し得る。こうした組成物は、典型的には試験化合物および製薬学的に許容できる担体を含んでなる。本明細書で使用されるところの「製薬学的に許容できる担体」という用語は製薬学的投与と適合性のいかなるおよび全部の溶媒、分散媒、コーティング、抗菌および抗真菌性化合物、等張および吸収を遅らせる化合物などを包含することを意図している。製薬学的有効成分のためのこうした媒体および化合物の使用は当該技術分野で公知である。いずれかの慣習的媒体もしくは化合物が有効成分と不適合性である場合を除き、組成物中でのそれらの使用が企図されている。補助的有効成分もまた組成物中に組込み可能である。
D.試験化合物
本明細書に記述されるスクリーニングアッセイを使用して多様な試験化合物を評価し得る。ある態様において、試験されるべき化合物はライブラリー由来であり得る(すなわち化合物の1ライブラリーのメンバーである)。ペプチドのライブラリーの使用が当該技術分野で十分に確立されている一方、ベンゾジアゼピン(Buninら(1992).J.Am.Chem.Soc.114:10987;DeWittら(1993).Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6909)ペプトイド(Zuckermann.(1994).J.Med.Chem.37:2678)オリゴカルバメート(Choら(1993).Science.261:1303−)およびヒダントイン(DeWittら 上記)のような他の化合物の混合物の製造を可能にした新たな技術が開発された。104〜105の多様性をもつ小有機分子の分子ライブラリーの合成のための1アプローチが記述されている(Carellら(1994).Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2059−;Carellら(1994)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2061−)。
本発明の化合物は:生物学的ライブラリー;空間的に接近可能な平行固相もしくは溶液相ライブラリー、デコンヴォリューションを必要とする合成ライブラリー法、「1ビーズ1化合物(one−bead one−compound)」ライブラリー法およびアフィニティークロマトグラフィー選択を使用する合成ライブラリー法を包含する当該技術分野で既知のコンビナトリアルライブラリー法における多数のアプローチのいずれを使用しても得ることができる。生物学的ライブラリーのアプローチはペプチドのライブラリーに制限される一方、他の4アプローチは化合物のペプチド、非ペプチドオリゴマーもしくは小分子ライブラリーに応用可能である(Lam,K.S.(1997)Anticancer Compond Des.12:145)。分子ライブラリーの他の例示的合成方法は当該技術分野で、例えば:Erbら(1994).Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:11422−;Horwellら(1996)Immunopharmacology 33:68−;およびGallopら(1994);J.Med.Chem.37:1233−に見出し得る。
化合物のライブラリーは、溶液中(例えばHoughten(1992)Biotechniques 13:412−421)またはビーズ(Lam(1991)Nature 354:82−84)、チップ(Fodor(1993)Nature 364:555−556)、細菌(Ladner 米国特許第5,223,409号明細書)、スポア(Ladner 米国特許第’409号)、プラスミド上(Cullら(1992)Proc Natl Acad Sci USA 89:1865−1869)もしくはファージ上(ScottとSmith(1990)Science 249:386−390);(Devlin(1990)Science 249:404−406);(Cwirlaら(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.87:6378−6382);(Felici(1991)J.Mol.Biol.222:301−310)に提示されているかもしれず;なお別の態様において、コンビナトリアルポリペプチドはcDNAライブラリーから製造される。
活性についてスクリーニングし得る例示的化合物は、限定されるものでないがペプチド、核酸、炭水化物、小有機分子および天然産物抽出物ライブラリーを挙げることができる。
候補/試験化合物は、例えば、1)Ig尾部をつけられた(tailed)融合ペプチドならびにD−および/もしくはL−配置アミノ酸より作成されるランダムペプチドライブラリー(例えばLam,K.S.ら(1991)Nature 354:82−84;Houghten,R.ら(1991)Nature 354:84−86を参照されたい)およびコンビナトリアルケミストリー由来の分子ライブラリーのメンバーを包含する可溶性ペプチドのようなペプチド;2)ホスホペプチド(例えば無作為かつ部分的に縮重の定方向ホスホペプチドライブラリーのメンバー、例えばSongyang,Z.ら(1993)Cell 72:767−778を参照されたい);3)抗体(例えばポリクローナル、モノクローナル、ヒト化、抗イディオタイプ、キメラおよび一本鎖抗体ならびにFab、F(ab’)、Fab発現ライブラリーフラグメントおよび抗体のエピトープ結合フラグメント);4)小有機および無機分子(例えばコンビナトリアルおよび天然産物のライブラリーから得られる分子);5)酵素(例えばエンドリボヌクレアーゼ、加水分解酵素、ヌクレアーゼ、プロテアーゼ、合成酵素、異性化酵素、ポリメラーゼ、キナーゼ、ホスファターゼ、酸化還元酵素およびATPアーゼ)、ならびに6)突然変異体の形態もしくはT−bet分子、例えばドミナントネガティブ突然変異体の形態の該分子を包含する。
本発明の試験化合物は:生物学的ライブラリー;空間的に接近可能な平行固相もしくは溶液相ライブラリー;デコンヴォリューションを必要とする合成ライブラリー法;「1ビーズ1化合物(one−bead one−compound)」ライブラリー法:およびアフィニティークロマトグラフィー選択を使用する合成ライブラリー法を包含する当該技術分野で既知のコンビナトリアルライブラリー法における多数のアプローチのいずれを使用しても得ることができる。生物学的ライブラリーのアプローチはペプチドのライブラリーに制限される一方、他の4アプローチは化合物のペプチド、非ペプチドオリゴマーもしくは小分子ライブラリーに応用可能である(Lam,K.S.(1997)Anticancer Compond Des.12:145)。
分子ライブラリーの合成方法の例は、当該技術分野で、例えば:DeWittら(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90:6909;Erbら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:11422;Zuckermannら(1994)J.Med.Chem.37:2678;Choら(1993)Science 261:1303;Carellら(1994)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2059;Carellら(1994)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2061;およびGallopら(1994)J.Med.Chem.37:1233に見出し得る。
化合物のライブラリーは、溶液中(例えばHoughten(1992)Biotechniques 13:412−421)またはビーズ(Lam(1991)Nature 354:82−84)、チップ(Fodor(1993)Nature 364:555−556)、細菌(Ladner 米国特許第5,223,409号明細書)、スポア(Ladner 米国特許第’409号)、プラスミド(Cullら(1992)Proc Natl Acad Sci USA 89:1865−1869)もしくはファージ上(ScottとSmith(1990)Science 249:386−390;Devlin(1990)Science 249:404−406;Cwirlaら(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.87:6378−6382;Felici(1991)J.Mol.Biol.222:301−310;Ladner 上記)に提示されているかもしれない。
主題のスクリーニングアッセイで同定される化合物は、T−betにより調節される生物学的応答の1種もしくはそれ以上の調節方法で使用し得る。こうした化合物(1種もしくは複数)を細胞と接触させる前にそれらを製薬学的組成物(上述される)として処方することが望ましいかもしれないことが理解されるであろう。
T−bet発現および/もしくは活性を直接もしくは間接的に調節する試験化合物が上述される多様な方法の1つにより一旦同定されれば、選択された試験化合物(もしくは「目的の化合物」)をその後、例えばin vivo(例えば目的の化合物を被験体に投与することにより)もしくはex vivo(例えば被験体から細胞を単離しかつ該単離された細胞を目的の化合物と接触させることにより、あるいは目的の化合物を細胞系と接触させることにより)のいずれかで細胞と目的の化合物を接触させること、および適切な対照(未処理の細胞または生物学的応答を調節しない対照化合物もしくは担体で処理した細胞のような)と比較して細胞に対する目的の化合物の影響を決定することにより、細胞に対するその影響についてさらに評価し得る。目的の化合物はまた当該技術分野で既知の技術を使用する構造に基づく薬物設計を使用しても同定可能である。
本発明は上のアッセイで同定される化合物にもまた関する。
T−betにより調節される生物学的応答の調節方法
本発明のなお別の局面は細胞中でのT−bet発現および/もしくは活性の調節方法に関する。本発明の調節方法は、細胞中でのT−bet発現および/もしくは活性が調節されるようなT−bet発現および/もしくは活性を調節する作用物質と細胞を接触させることを必要とする。T−bet発現および/もしくは活性が細胞中で調節されるために、T−betの発現および/もしくは活性を調節するのに十分な量の調節剤と細胞を接触させる。
一態様において、本発明の調節方法はin vitroで実施される。別の態様において、本発明の調節方法はin vivoで、例えばT−bet発現および/もしくは活性の調節によって利益を得ることができる障害もしくは状態を有する被験体中で実施される。
作用物質は、(例えば、細胞を例えばそれが相互作用する分子へのT−betの結合を妨害する、T−betの結合特異性を変える、もしくはT−betを転写後修飾する作用物質と接触させることにより)細胞中でのT−betポリペプチドの活性または(例えばT−bet遺伝子の転写もしくはT−bet mRNAの翻訳を調節することにより)T−betの発現を調節することにより作用するかもしれない。
従って、本発明は、生物学的応答が調節されるようなT−bet発現および/もしくは活性の調節物質と細胞を接触させることによる、T−betにより調節される1種もしくはそれ以上の生物学的応答の調節方法を特徴とする。
付属として付けられる実施例に記述されるとおり、T−betは、細胞により産生されるTヘルパー2型および/もしくはTヘルパー1型サイトカインの量を調節すること、T細胞系譜の決定の調節、TGF−β媒介性のシグナル伝達を調節すること、Jak1/STAT−1経路を介するシグナル伝達を調節すること、IgGクラススイッチングを調節することおよびBリンパ球機能を調節することを包含する細胞に対する多様な生物学的影響を有する。
別の態様において、その転写がT−betにより調節される遺伝子が本発明の方法を使用して調節され得る。その発現がT−betにより調節される例示的遺伝子は例えばIFN−γ、IL−2、IL−4、IL−10およびTGF−βを包含する。別の態様において、T−betにより調節される生物学的応答は、T−betを巻き込むシグナル伝達経路中のT−betの上流もしくは下流で作用する非T−bet分子を調節することにより間接的に調節される可能性がある。例えば、本例で示されるとおり、T−bet発現および/もしくは活性を調節する細胞外の影響はTGF−βおよびIFN−γを包含する。従って、TGF−βもしくはIFN−γを調節するまたはTGF−βもしくはIFN−γシグナル伝達経路中の分子を調節する作用物質を使用してT−betを調節可能である。
主題の方法は、T−betが調節されるようなT−betの発現、プロセシング、翻訳後修飾もしくは活性(またはT−betシグナル伝達経路中の別の分子の発現、プロセシング、翻訳後修飾もしくは活性)を調節する作用物質を使用する。主題の方法は臨床および非臨床双方の設定で有用である。
一態様において、本方法はin vitroで実施し得る。例えば、商業的に価値のあるポリペプチド、例えば組換え的に発現されるポリペプチドの生産は、IFN−経路を刺激することにより増大し得る。好ましい一態様において、T−betはin vitroで細胞中で調節可能であり、そしてその後処理された細胞を被験体に投与し得る。
主題の発明はT−betの調節によって利益を得ることができる多様な状態もしくは障害を治療するのにもまた使用し得る。T−bet発現および/もしくは活性の調節によって利益を得ることができる例示的障害は本明細書に示す。一態様において、本発明は、被験体中でのT−betの生物学的影響が調節されるような治療上有効な量のT−betの調節物質を被験体に投与することによりin vivoでのT−betの調節を提供する。例えば、T−betを調節して自己免疫障害もしくは免疫不全を治療し得る。
「被験体」という用語は免疫応答を導き出し得る生存生物体を包含することを意図している。好ましい被験体は哺乳動物である。とりわけ好ましい被験体はヒトである。被験体の他の例はサル、イヌ、ネコ、マウス、ラット、ウシ、ウマ、ヤギ、ヒツジ、ならびに他の家畜およびペットを包含する。ヒトならびに家畜の応用におけるT−bet発現および/もしくは活性の調節は多様な疾患状態において異常なT−bet発現および/もしくは活性から生じる障害を調節する手段を提供し、そして本発明により包含される。
T−bet発現および/もしくは活性を直接もしくは間接的に調節することによりT−betの生物学的影響を調節する化合物の同定は、本発明の調節方法を使用しての多様な臨床状況でのこれらの生物学的影響の選択的操作を見込む。例えば、本発明の刺激方法(すなわち賦活剤を使用する方法)は、例えばIFN−γ産生、IgGクラススイッチングおよびCD8エフェクター細胞の産生を刺激しかつ例えばTGF−β、IL−2、IL−4およびIL−10を阻害するT−betの増大された発現および/もしくは活性をもたらすことができ、かつ、(例えばTr細胞の数もしくは割合を低下させることにより)寛容を低下させ得る。対照的に、本発明の阻害方法(すなわちT−betを阻害する作用物質を使用する方法)は相反する効果を有し得る。
障害の処置への本発明の調節方法の応用は、障害の治癒、長期もしくは短期いずれかの障害と関連する症状の型もしくは数の減少(すなわち状態の軽減)、または単純に被験体に対する一過性の有益な影響をもたらすかもしれない。
本発明の免疫調節方法の応用を下にさらに詳細に記述する。
A.阻害剤
本発明の調節方法により、T−bet発現および/もしくは活性は、細胞を阻害剤と接触させることにより細胞中で阻害される。本発明の阻害剤は例えばT−betの発現および/もしくは活性を阻害するよう作用する細胞内結合分子であり得る。本明細書で使用されるところの「細胞内結合分子」という用語は、ポリペプチドそれ自身、該ポリペプチドをコードする核酸(例えばmRNA分子)もしくは該ポリペプチドが通常相互作用する標的(例えばT−betが結合するDNA標的配列)に結合することによりポリペプチドの発現および/もしくは活性を阻害するよう細胞内で作用する分子を包含することを意図している。下にさらに詳細に記述される細胞内結合分子の例は、アンチセンスT−bet核酸分子(例えばT−bet mRNAの翻訳を阻害するための)、細胞内抗T−bet抗体(例えばT−betポリペプチドの活性を阻害するための)およびT−betポリペプチドのドミナントネガティブ突然変異体を包含する。
一態様において、本発明の阻害剤は、T−betをコードする遺伝子もしくは前記遺伝子の一部分に相補的であるアンチセンス核酸分子、または前記アンチセンス核酸分子をコードする組換え発現ベクターである。細胞中での特定の1ポリペプチドの発現をダウンレギュレートするためのアンチセンス核酸の使用は当該技術分野で公知である(例えばWeintraub,H.ら、Antisense RNA as a molecular tool for genetic analysis,Reviews−Trends in Genetics、Vol.1(1)1986;Askari,F.K.とMcDonnell,W.M.(1996)N.Eng.J.Med.334:316−318;Bennett,M.R.とSchwartz,S.M.(1995)Circulation 92:1981−1993;Mercola,D.とCohen,J.S.(1995)Cancer Gene Ther.:47−59:Rossi,J.J.(1995)Br.Med.Bull.51:217−225;Wagner,R.W.(1994)Nature 372:333−335を参照されたい)。アンチセンス核酸分子は別の核酸分子(例えばmRNA配列)のコーディング鎖に対し相補的でありそして従って該他の核酸分子のコーディング鎖に水素結合することが可能であるヌクレオチド配列を含んでなる。mRNAの配列に相補的なアンチセンス配列は、mRNAのコーディング領域、mRNAの5’もしくは3’非翻訳領域またはコーディング領域および非翻訳領域を架橋する領域(例えば5’非翻訳領域およびコーディング領域の結合部で)に見出される配列に相補的であり得る。さらに、アンチセンス核酸は、mRNAをコードする遺伝子の制御領域、例えば転写開始配列もしくは調節要素に対し配列が相補的であり得る。好ましくは、アンチセンス核酸はコーディング鎖上の開始コドンに先行するもしくはそれにわたる、またはmRNAの3’非翻訳領域中の領域に相補的であるように設計する。細胞中でのT−betポリペプチドの発現を阻害するためのアンチセンス核酸は、ワトソンとクリックの塩基対形成の規則に従って構築されるT−betポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(例えば配列番号1もしくは3)に基づいて設計が可能である。
アンチセンス核酸は多様な異なる形態で存在し得る。例えば、アンチセンス核酸はT−bet遺伝子の一部分にのみ相補的であるオリゴヌクレオチドであり得る。アンチセンスオリゴヌクレオチドは当該技術分野で既知の化学合成手順を使用して構築し得る。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、天然に生じるヌクレオチド、または該分子の生物学的安定性を増大させるかもしくはアンチセンスとセンス核酸との間で形成される二重鎖の物理的安定性を増大させるよう設計された多様に修飾されたヌクレオチドを使用して化学的に合成することができ、例えばホスホロチオエート誘導体およびアクリジン置換ヌクレオチドを使用し得る。培養物中の細胞中でのT−bet発現を阻害するために、1種もしくはそれ以上のアンチセンスオリゴヌクレオチドを典型的には約200μgオリゴヌクレオチド/mlで培地中の細胞に添加し得る。
あるいは、アンチセンス核酸は、核酸がアンチセンスの向きでサブクローニングされている発現ベクターを使用して生物学的に製造し得る(すなわち、挿入された核酸から転写される核酸は目的の標的核酸に対しアンチセンスの向きのものであることができる)。目的の細胞中での該アンチセンスRNA分子の発現を指図するアンチセンスの向きでクローン化された核酸に効果的に連結された調節配列を選ぶことができ、例えば、アンチセンスRNAの構成的、組織特異的もしくは誘導可能な発現を指図するプロモーターおよび/もしくはエンハンサーまたは他の制御配列を選ぶことができる。例えば、アンチセンスRNAの誘導可能な発現のために、Tet系(例えばGossen,M.とBujard,H.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5547−5551;Gossen,M.ら(1995)Science 268:1766−1769;PCT公開第WO 94/29442号明細書;およびPCT公開第WO 96/01313号明細書に記述されるところの)のような誘導可能な真核生物制御系を使用し得る。アンチセンス発現ベクターは、cDNA(もしくはその部分)がベクター中にアンチセンスの向きでクローン化されることを除き、組換え発現ベクターについて上述されたとおり製造する。アンチセンス発現ベクターは例えば組換えプラスミド、ファージミドもしくは弱毒化ウイルスの形態にあり得る。アンチセンス発現ベクターは組換え発現ベクターについて上述されたところの標準的トランスフェクション技術を使用して細胞中に導入する。
別の態様において、阻害剤としての使用のためのアンチセンス核酸はリボザイムである。リボザイムは、それらがそれに対する相補的領域を有するmRNAのような一本鎖核酸を切断することが可能であるリボヌクレアーゼ活性をもつ触媒的RNA分子である(リボザイムに関する総説については例えばOhkawa,J.ら(1995)J.Biochem.118:251−258;Sigurdsson,S.T.とEckstein,F.(1995)Trends Biotechnol.13:286−289;Rossi,J.J.(1995)Trends Biotechnol.13:301−306;Kiehntopf,M.ら(1995)J.Mol.Med.73:65−71を参照されたい)。T−bet mRNAに対する特異性を有するリボザイムはT−bet cDNAのヌクレオチド配列に基づき設計し得る。例えば、活性部位の塩基配列がT−bet mRNA中の切断されるべき塩基配列に相補的であるテトラヒメナ(Tetrahymena)L−19 IVS RNAの誘導体を構築し得る。例えば双方ともCechらによる米国特許第4,987,071号および同第5,116,742号明細書を参照されたい。あるいは、T−bet mRNAを使用して特異的リボヌクレアーゼ活性を有する触媒的RNAをRNA分子のプールから選択し得る。例えばBartel,D.とSzostak,J.W.(1993)Science 261:1411−1418を参照されたい。
別の態様において、RNAiを使用してT−bet発現を阻害し得る。RNA干渉(RNAi)は二本鎖RNA(dsRNA)を使用して該dsRNAと同一の配列を含有するメッセンジャーRNA(mRNA)を分解する転写後の標的を定められた遺伝子サイレンシング技術である(Sharp,P.A.とZamore,P.D.287、2431−2432(2000);Zamore,P.D.ら Cell 101、25−33(2000)。Tuschl,T.ら Genes Dev.13、3191−3197(1999))。該過程は、内因性リボヌクレアーゼがより長いdsRNAを低分子干渉RNAすなわちsiRNAと命名されるより短い、21もしくは22ヌクレオチド長のRNAに切断する場合に起こる。該より小さいRNAセグメントがその後、標的mRNAの分解を媒介する。RNAiの合成のためのキットが例えばニュー イングランド バイオラブス(New England Biolabs)およびアムビオン(Ambion)から商業的に入手可能である。一態様において、アンチセンスRNAでの使用のための上述された化学の1種もしくはそれ以上を使用し得る。
細胞中でT−betの発現および/もしくは活性を阻害するのに使用し得る別の型の阻害剤はT−betポリペプチドに特異的な細胞内抗体である。細胞中でポリペプチド機能を阻害するための細胞内抗体の使用は当該技術分野で既知である(例えば、Carlson,J.R.(1988)Mol.Cell.Biol.:2638−2646;Biocca,S.ら(1990)EMBO J.:101−108;Werge,T.M.ら(1990)FEBS Letters 274:193−198;Carlson,J.R.(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:7427−7428;Marasco,W.A.ら(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:7889−7893;Biocca,S.ら(1994)Bio/Technology 12:396−399;Chen,S−Y.ら(1994)Human Gene Therapy :595−601;Duan,Lら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:5075−5079;Chen,S−Y.ら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:5932−5936;Beerli,R.R.ら(1994)J.Biol.Chem.269:23931−23936;Beerli,R.R.ら(1994)Biochem.Biophys.Res.Commun.204:666−672;Mhashilkar,A.M.ら(1995)EMBO J.14:1542−1551;Richardson,J.H.ら(1995)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 92:3137−3141;MarascoらによるPCT公開第WO 94/02610号明細書;およびDuanらによるPCT公開第WO 95/03832号明細書を参照されたい)。
細胞内抗体を使用してポリペプチド活性を阻害するために、細胞中へのベクターの導入に際して抗体鎖が該細胞の細胞内区画中で機能的抗体として発現されるような形態の抗体鎖をコードする組換え発現ベクターを製造する。本発明の阻害方法によるT−bet活性の阻害のために、T−betポリペプチドを特異的に結合する細胞内抗体を細胞の細胞質中で発現させる。細胞内抗体発現ベクターを製造するために、目的の標的タンパク質例えばT−betに特異的な抗体鎖をコードする抗体LおよびH鎖cDNAを、典型的にはT−betポリペプチドに特異的なモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマから単離する。抗T−betモノクローナル抗体もしくは組換え抗T−betモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマは上述されるとおり製造し得る。T−betポリペプチドに特異的なモノクローナル抗体が同定されておりこうしたハイブリドーマ由来モノクローナル抗体を使用し得るか、もしくはコンビナトリアルライブラリーからの組換え抗体を使用し得る)、モノクローナル抗体のLおよびH鎖をコードするDNAを標準的分子生物学技術により単離する。ハイブリドーマ由来抗体については、LおよびH鎖cDNAは例えばPCR増幅もしくはcDNAライブラリースクリーニングにより得ることができる。ファージディスプレイライブラリーからのような組換え抗体については、LおよびH鎖をコードするcDNAを、ライブラリースクリーニング過程の間に単離されるディスプレイパッケージ(例えばファージ)から回収し得る。PCRプライマーもしくはcDNAライブラリープローブをそれから調製し得る抗体LおよびH鎖遺伝子のヌクレオチド配列は当該技術分野で既知である。例えば、多くのこうした配列がKabat,E.A.ら(1991)Sequences of Proteins of Immunological Interest、第5版、米国保健社会福祉省(U.S.Department of Health and Human Services)、NIH刊行物第91−3242号および「Vbase」ヒト生殖系列配列データベースに開示されている。
一旦得られれば、抗体LおよびH鎖配列は、標準的方法を使用して組換え発現ベクター中にクローン化する。LおよびH鎖の細胞質発現を見込むために、LおよびH鎖の疎水性リーダーをコードするヌクレオチド配列を除去する。細胞内抗体発現ベクターはいくつかの異なる形態の1つの細胞内抗体をコードし得る。例えば、一態様において、該ベクターは完全長抗体を細胞内で発現させるように完全長の抗体LおよびH鎖をコードする。別の態様において、該ベクターはFabフラグメントを細胞内で発現させるように完全長のL鎖しかしH鎖のVH/CH1領域のみをコードする。最も好ましい態様において、該ベクターはLおよびH鎖の可変領域がフレキシブルペプチドリンカー(例えば(GlySer))により連結されかつ一本鎖分子として発現される一本鎖抗体(scFv)をコードする。細胞中のT−bet活性を阻害するために、抗T−bet細胞内抗体をコードする発現ベクターを、上で論考されたところの標準的トランスフェクション法により細胞中に導入する。
本発明のなお別の形態の阻害剤は、本明細書でドミナントネガティブ阻害剤ともまた称される阻害性の形態のT−bet、例えば本実施例で教示されるところのengrailed配列を含むことにおけるT−betの1形態である。こうした分子は変えられた形態のT−betの細胞中での発現を見込むように標準的技術を使用して細胞中に導入し得る。
好ましい一態様において、T−betの活性および/もしくは発現を低下させる本発明の阻害化合物はまた、例えばMS、関節炎、クローン病およびTh1媒介性実験的大腸炎のような自己免疫疾患の発症もしくは重症度も低下させる。T−betの活性および/もしくは発現を低下させる本発明の阻害化合物はまた、例えば喘息およびTh2媒介性大腸炎を包含する疾患の発症もしくは重症度も増大させる。
別の態様において、本発明の阻害剤はT−betタンパク質と相互作用してそれによりT−betの活性を阻害する小分子である。T−betの小分子阻害剤は、当該技術分野で既知の標的タンパク質部位に適合する候補について既知の三次元構造の小分子のデータベースを走査することが可能なデータベース検索プログラムを使用して同定可能である。適するソフトウェアプログラムは、例えばCATALYST(モレキュラー シミュレーションズ インク(Molecular Simulations Inc.)、カリフォルニア州サンディエゴ)、UNITY(トライポス インク(Tripos Inc.)、ミズーリ州セントルイス)、FLEXX(Rareyら、J.Mol.Biol.261:470−489(1996))、CHEM−3DBS(オックスフォード モレキュラー グループ(Oxford Molecular Group)、英国オックスフォード)、DOCK(Kuntzら、J.Mol.Biol 161:269−288(1982))およびMACCS−3D(MDL インフォーメーション システムズ インク(MDL Information Systems Inc.)、カリフォルニア州サンレアンドロ)を包含する。
該検索で見出される分子は必ずしもリード化合物(leads)それら自身でなくてもよいが、しかしながらこうした候補はさらなる設計のための枠組みとして作用して分子骨格を提供し、それに対し適切な原子置換を行うことができる。足場構造、官能基、リンカーおよび/もしくは単量体は、標的タンパク質との静電的、水素結合および疎水性相互作用を最大にするよう変えてもよい。Goodford(Goodford J Med Chem 28:849−857(1985))は、結合部位の分子表面上の多様な化学的基(プローブと命名される)に対し高親和性の領域を決定することを試みるコンピュータプログラムGRIDを製造した。GRIDは、これゆえに結合を高めるかもしれない既知のリガンドに対する修飾を示唆するための手段を提供する。静電的相互作用、水素結合、疎水性相互作用、脱溶媒和効果、コンホメーション障害もしくは移動性、キレート形成ならびに協同的相互作用ならびにリガンドおよび酵素の動きを包含するある範囲の因子全部が結合効果に影響し、そして小分子阻害剤を設計するための試みにおいて考慮に入れられるべきである。
T−betの小分子阻害剤は結合領域の下位部位(subsite)に適合しかつ予め定義された足場構造に連結するフラグメントについて検索することを含んでなるコンピュータ支援分子設計方法を使用してもまた同定し得るを使用し得る。足場構造それ自身をこうした様式で同定してもよい。こうした官能基および単量体の検索に適するプログラムは、LUDI(Boehm、J Comp.Aid.Mol.Des.6:61−78(1992))、CAVEAT(“Molecular Recognition in Chemical and Biological Problems”、The Royal Chem.Soc.の特別刊行物中Bartlettら、78:182−196(1989))およびMCSS(Mirankerら Proteins 11:29−34(1991))を包含する。
T−betタンパク質の小分子阻害剤を同定するためのなお別のコンピュータ支援分子設計方法は、T−betタンパク質の活性の結合部位との所望の構造的および静電的相補性を表すことができる小分子フラグメントのアルゴリズム的結合による潜在的阻害剤のde novo合成を含んでなる。該方法論はT−bet結合部位のモデル中で一緒に反復して継ぎ合わせられる小分子の大きな一組の鋳型を使用する。このタスクに適するプログラムはGROW(Moonら Proteins 11:314−328(1991))およびSPROUT(Gilletら J Comp.Aid.Mol.Des.7:127(1993))を包含する。
小分子阻害剤候補の適合性は、一組の阻害剤に対する結合親和性の順位づけが可能な経験的スコアリング関数得点機能を使用して決定可能である。こうした方法の一例についてはMueggeらおよびその中の参考文献(Mueggeら、J.Med.Chem.42:791−804(1999))を参照されたい。他のモデル化技術、例えばCohenら(J.Med.Chem.33:883−894(1994));Naviaら(Current Opinions in Structural Biology 2:202−210(1992));Baldwinら(J.Med.Chem.32:2510−2513(1989));Appeltら(J.Med.Chem.34:1925−1934(1991));およびEalickら(Proc.Nat.Acad.Sci.USA 88:11540−11544(1991))により記述されるものを本発明により使用し得る。
T−betポリペプチドの発現および/もしくは活性を阻害するために使用し得る他の阻害剤はT−betを直接阻害する化合物またはT−betと標的DNAもしくは別のポリペプチドとの間の相互作用を阻害する化合物を包含する。こうした化合物は上に詳細に記述されたところのこうした化合物について選択するスクリーニングアッセイを使用して同定可能である。
B.賦活剤
本発明の調節方法により、T−bet発現および/もしくは活性は細胞を賦活剤と接触させることにより細胞中で刺激される。こうした賦活剤の例は活性のT−betポリペプチド、ならびに細胞中でのT−betの発現および/もしくは活性を増大させるために細胞中に導入されるT−betをコードする核酸分子を包含する。好ましい一賦活剤はT−betポリペプチドをコードする核酸分子であり、ここでは該核酸分子が細胞中での活性のT−betポリペプチドの発現に適する形態で細胞中に導入されている。細胞中でT−betをポリペプチド発現させるためには、典型的には、T−betをコードするDNAを最初に本明細書に記述されるところの標準的分子生物学技術を使用して組換え発現ベクターに導入する。T−betをコードするDNAは例えばT−betヌクレオチド配列に基づくプライマーを使用するポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使用する増幅により得ることができる。T−betをコードするDNAの単離もしくは増幅後に、該DNAフラグメントを発現ベクターに導入し、そして本明細書に記述されるところの標準的方法により標的細胞中にトランスフェクトする。
一態様において、本発明の刺激性化合物はT−betの活性および/もしくは発現を増大させてそれにより例えばIL−2プロモーターの活性化、IL−4産生の活性化を減少させ、TGF−βの産生およびシグナル伝達ならびにTr細胞の産生の増大を活性化する作用物質を包含する。別の態様において、本発明の刺激性化合物はT−betの活性および/もしくは発現を増大させてそれにより例えばIFN−γの活性化、病原となる自己抗体産生の刺激、IgGクラススイッチング、およびCD8エフェクター細胞の産生を増大させる作用物質を包含する。
好ましい一態様において、T−betの活性および/もしくは発現を増大させる本発明の刺激性化合物はまた、例えばMS、関節炎、クローン病およびTh1媒介性実験的大腸炎のような自己免疫疾患の発症もしくは重症度も増大させる。T−betの活性および/もしくは発現を増大させる本発明の刺激性化合物はまた、例えば喘息およびTh2媒介性大腸炎を包含する疾患の発症もしくは重症度も低下させる。
T−betポリペプチドの活性を刺激するのに使用し得る他の賦活剤は、T−betポリペプチドを直接刺激する化合物およびT−betと標的DNAもしくは他のポリペプチドとの間の相互作用を促進する化合物のような細胞中のT−bet活性を刺激する化合物である。こうした化合物は、上に詳細に記述されるところのこうした化合物について選択するスクリーニングアッセイを使用して同定可能である。
本発明の調節方法はin vitro(例えば作用物質とともに細胞を培養することもしくは培養物中の細胞中に作用物質を導入することにより)、あるいはin vivo(例えば被験体に作用物質を投与することもしくは遺伝子治療によるような被験体の細胞中に作用物質を導入することにより)実施し得る。調節方法をin vitroで実施するためには、細胞を標準的方法により被験体から得そして本発明の調節剤とともにin vitroでインキュベート(すなわち培養)して細胞中のT−bet発現および/もしくは活性を調節し得る。例えば、末梢血単核細胞(PBMC)を被験体から得そして例えばフィコール(Ficoll)/ハイパーク(Hypaque)を用いる密度勾配遠心分離により単離し得る。標準的方法を使用して特定の細胞集団を枯渇もしくは濃縮し得る。例えば、T細胞は例えばT細胞表面マーカーに対する抗体を使用するポジティブ選択により、例えば細胞を特異的一次モノクローナル抗体(mAb)とともにインキュベートすること、次いで該一次mAbを結合する二次抗体で被覆した磁性ビーズを使用するmAbを結合する細胞の単離により濃縮し得る。特定の細胞集団は標準的方法に従った蛍光標示式細胞分取によってもまた単離し得る。所望の場合は、in vitroで本発明の調節剤で処理した細胞を被験体に再投与し得る。被験体への投与のために、被験体にそれらを投与する前に、培養物中の残余の作用物質を細胞から最初に除去することが好ましいかもしれない。これは例えば細胞のフィコール(Ficoll)/ハイパーク(Hypaque)勾配遠心分離により行い得る。細胞のex vivo遺伝子改変、次いで被験体への再投与のさらなる論考についてはW.F.Andersonらによる米国特許第5,399,346号明細書もまた参照されたい。
核酸を含んでなる賦活もしくは阻害剤(T−betポリペプチドをコードする組換え発現ベクター、アンチセンスRNA、細胞内抗体もしくはドミナントネガティブ阻害剤を包含する)については、該作用物質はin vivoで細胞中に核酸(例えばDNA)を導入するための当該技術分野で既知の方法を使用して被験体の細胞中に導入し得る。こうした方法の例は以下を包含する非ウイルスおよびウイルス双方の方法を包含する。すなわち、
直接注入:裸のDNAは細胞中に該DNAを直接注入することによりin vivoで細胞中に導入し得る(例えばAcsadiら(1991)Nature 332:815−818;Wolffら(1990)Science 247:1465−1468を参照されたい)。例えば、in vivoで細胞中にDNAを注入するための送達装置(例えば「遺伝子銃(gene gun)」)を使用し得る。こうした装置は商業的に入手可能である(例えばバイオラッド(BioRad)から)。
陽イオン性脂質:裸のDNAは、DNAを陽イオン性脂質と複合体形成することもしくはDNAを陽イオン性リポソーム中に被包化することによりin vivoで細胞中に導入可能である。適する陽イオン性脂質処方の例は、塩化N−[−1−(2,3−ジオレオイルオキシ)プロピル]N,N,N−トリエチルアンモニウム(DOTMA)ならびに1:1のモル比の臭化1,2−ジミリスチルオキシ−プロピル−3−ジメチルヒドロキシエチルアンモニウム(DMRIE)およびジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)を包含する(例えばLogan,J.J.ら(1995)Gene Therapy :38−49;San,H.ら(1993)Human Gene Therapy :781−788を参照されたい)。
受容体媒介性のDNA取込み:裸のDNAは、細胞表面受容体のリガンドに結合されているポリリシンのような陽イオンと該DNAを複合体形成させることによってもまたin vivoで細胞中に導入し得る(例えばWu,G.とWu,C.H.(1988)J.Biol.Chem.263:14621;Wilsonら(1992)J.Biol.Chem.267:963−967;および米国特許第5,166,320号明細書を参照されたい)。受容体へのDNA−リガンド複合体の結合は受容体媒介性のエンドサイトーシスによるDNAの取込みを助長する。通常はエンドソームを混乱させてそれにより物質を細胞質中に放出するアデノウイルスキャプシドに連結させたDNA−リガンド複合体を使用して細胞内リソゾームによる複合体の分解を回避することができる(例えばCurielら(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:8850;Cristianoら(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:2122−2126を参照されたい)。
レトロウイルス:欠損レトロウイルスは遺伝子治療の目的上の遺伝子移入での使用について十分に特徴づけられている(総説についてはMiller,A.D.(1990)Blood 76:271を参照されたい)。レトロウイルスゲノムに組込まれた目的のヌクレオチド配列を有する組換えレトロウイルスを構築し得る。加えて、レトロウイルスゲノムの部分を除去して該レトロウイルスを複製欠損とすることができる。その後、該複製欠損レトロウイルスがビリオン中にパッケージングされ、標準的技術によりヘルパーウイルスの使用により標的細胞を感染させるのにこれを使用することが可能である。組換えレトロウイルスを製造するためおよび細胞をin vitroもしくはin vivoでこうしたウイルス感染させるためのプロトコルは、Current Protocols in Molecular Biology、Ausubel,F.M.ら(編)グリーン パブリッシング アソシエーツ(Greene Publishing Associates)、(1989)、第9.10〜9.14節および他の標準的実験室手引き書に見出し得る。適するレトロウイルスの例はpLJ、pZIP、pWEおよびpEMを包含しこれらは当業者に公知である。適するパッケージングウイルス系統の例は、ΨCrip、ΨCre、Ψ2およびΨAmを包含する。レトロウイルスは、in vitroおよび/もしくはin vivoで上皮細胞、内皮細胞、リンパ球、筋芽細胞、肝細胞、骨髄細胞を包含する多くの異なる細胞型に多様な遺伝子を導入するのに使用されている(例えば、Eglitisら(1985)Science 230:1395−1398;DanosとMulligan(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:6460−6464;Wilsonら(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:3014−3018;Armentanoら(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:6141−6145;Huberら(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:8039−8043;Ferryら(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:8377−8381;Chowdhuryら(1991)Science 254:1802−1805;van Beusechemら(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:7640−7644;Kayら(1992)Human Gene Therapy :641−647;Daiら(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:10892−10895;Hwuら(1993)J.Immunol.150:4104−4115;米国特許第4,868,116号;同第4,980,286号;PCT出願第WO 89/07136号;PCT出願第WO 89/02468号;PCT出願第WO 89/05345号;およびPCT出願第WO 92/07573号明細書を参照されたい)。レトロウイルスベクターは、レトロウイルスゲノム(およびそれ中に挿入された外来核酸)が宿主ゲノム中に組込まれて核酸を細胞中に安定に導入するために標的細胞の分裂を必要とする。従って標的細胞の複製を刺激する必要があるかもしれない。
アデノウイルス:それが目的の遺伝子産物をコードかつ発現するがしかし通常の溶解性ウイルスの生活環において複製するその能力に関して不活性化されているようなアデノウイルスのゲノムを操作し得る。例えばBerknerら(1988)BioTechniques :616;Rosenfeldら(1991)Science 252:431−434;およびRosenfeldら(1992)Cell 68:143−155を参照されたい。アデノウイルス株Adタイプ5 dl324もしくは他の株のアデノウイルス(例えばAd2、Ad3、Ad7など)由来の適するアデノウイルスベクターが当業者に公知である。組換えアデノウイルスは、それらが有効な遺伝子送達ベヒクルとなるのに細胞を分裂させることを必要とせずかつ気道上皮(Rosenfeldら(1992)上に引用される)、内皮細胞(Lemarchandら(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:6482−6486)、肝細胞(HerzとGerard(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:2812−2816)および筋細胞(Quantinら(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:2581−2584)を包含する広範な細胞型を感染させるのに使用し得るために有利である。加えて、導入されたアデノウイルスDNA(およびその中に含有される外来DNA)は宿主細胞のゲノム中に組込まれないがしかしエピソームのまま留まり、それにより導入されたDNAが宿主ゲノム中に組込まれたようになる(例えばレトロウイルスDNA)状況で挿入突然変異誘発の結果として起こり得る潜在的な問題を回避する。さらに、外来DNAにとってアデノウイルスゲノムの運搬能力は他の遺伝子送達ベクターに関して大きい(8キロ塩基まで)(Berknerら 上に引用される;Haj−AhmandとGraham(1986)J.Virol.57:267)。現在使用中の大部分の複製欠損アデノウイルスベクターはウイルスE1およびE3遺伝子の全部もしくは一部について欠失されているがしかしアデノウイルスの遺伝物質の約80%を保持している。
アデノ随伴ウイルス:アデノ随伴ウイルス(AAV)は効率的な複製および生産的生活環のためのヘルパーウイルスとしてアデノウイルスもしくはヘルペスウイルスのような別のウイルスを必要とする、天然に存在する欠損ウイルスである。(総説についてはMuzyczkaら Curr.Topics in Micro.and Immunol.(1992)158:97−129を参照されたい)。それはまた非分裂細胞中にそのDNAを組込みうる数種のウイルスの1つでもあり、そして、高頻度の安定な組込みを表す(例えば、Flotteら(1992)Am.J.Respir.Cell.Mol.Biol.:349−356;Samulskiら(1989)J.Virol.63:3822−3828;およびMcLaughlinら(1989)J.Virol.62:1963−1973を参照されたい)。AAVの約300塩基対を含有するベクターがパッケージングされ得かつ組込み得る。外因性のDNAのための空間は約4.5kbに制限されている。Tratschinら(1985)Mol.Cell.Biol.:3251−3260に記述されるもののようなAAVベクターを使用して細胞中にDNAを導入し得る。多様な核酸がAAVベクターを使用して多様な細胞型中に導入されている(例えばHermonatら(1984)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6466−6470;Tratschinら(1985)Mol.Cell.Biol.:2072−2081;Wondisfordら(1988)Mol.Endocrinol.:32−39;Tratschinら(1984)J.Virol.51:611−619;およびFlotteら(1993)J.Biol.Chem.268:3781−3790を参照されたい)。
特定の発現ベクター系および細胞中への核酸導入方法の効力は当該技術分野で慣例に使用される標準的アプローチにより評価が可能である。例えば、細胞中に導入されたDNAはフィルターハイブリダイゼーション技術(例えばサザンブロッティング)により検出可能であり、また、導入されたDNAの転写により産生されたRNAは例えばノーザンブロッティング、RNアーゼ保護もしくは逆転写酵素−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)により検出可能である。遺伝子産物は適するアッセイにより、例えば特定の抗体を用いるような産生されたタンパク質の免疫学的検出、もしくは該遺伝子産物の機能的活性を検出するための機能アッセイにより検出可能である。
好ましい一態様において、T−betをコードするレトロウイルス発現ベクターを使用してin vivoで細胞中でT−betポリペプチドを発現させてそれによりT−betポリペプチド活性をin vivoで刺激する。こうしたレトロウイルスベクターは当該技術分野で既知の標準的方法に従って製造し得る(上でさらに論考された)。
化合物のような調節剤は製薬学的組成物として被験体に投与し得る。こうした組成物は典型的に調節剤および製薬学的に許容できる担体を含んでなる。本明細書で使用されるところの「製薬学的に許容できる担体」という用語は製薬学的投与と適合性のいかなるおよび全部の溶媒、分散媒、コーティング、抗菌および抗真菌剤、等張および吸収遅延剤などを包含することを意図している。製薬学的有効成分のためのこうした媒体および作用物質の使用は当該技術分野で公知である。いずれかの慣習的媒体もしくは作用物質が有効成分と不適合性である場合を除き、組成物中でのそれらの使用が企図されている。補助的有効成分もまた組成物中に組込み可能である。製薬学的組成物は小区分IVで上述されたとおり製造し得る。
本明細書に記述されるTh1細胞の発生のおよびTh2表現型の抑制における重要な調節物質としてのT−betの同定は、本発明の調節方法を使用する多様な臨床状況におけるT細胞サブセットの選択的操作を見込む。本発明の刺激方法(すなわちT−bet発現および/もしくは活性を高める賦活剤を使用する方法)は、Th1応答の付随する促進ならびにIL−2およびIL−4双方のダウンレギュレーション(従ってTh2応答をダウンレギュレートすること)を伴いIFN−γの産生をもたらす。対照的に、本発明の阻害方法(すなわちT−bet発現および/もしくは活性をダウンレギュレートする阻害剤を使用する方法)は、Th1応答の付随するダウンレギュレーションおよびTh2応答の促進を伴いIFN−γの産生を阻害する。従って、Th1応答が有益である疾患状態を治療するために、Th2応答をダウンレギュレートしつつTh1応答が促進されるような本発明の刺激方法が選択される。あるいは、Th2応答が有益である疾患状態を治療するために、Th2応答を促進しつつTh1応答がダウンレギュレートされるような本発明の阻害方法が選択される。疾患もしくは状態の処置への本発明の方法の応用は、該状態の治癒、長期もしくは短期いずれかの該状態と関連する症状の型もしくは数の減少(すなわち状態の軽減)または単純に被験体に対する一過性の有益な影響をもたらすかもしれない。
優勢なTh1もしくはTh2型応答を伴う多数の疾患もしくは状態が同定されており、そして該疾患状態に罹っている個体に装備された応答の型の調節によって利益を得ることができる。こうした疾患もしくは状態への本発明の免疫調節方法の応用を下にさらに詳細に記述する。
A.アレルギー
アレルギーは、その産生がTh2細胞の活性およびそれにより産生されるサイトカインにより調節されるIgE抗体により媒介される。アレルギー反応では、IL−4がTh2細胞により産生され、これはIgE抗体の産生ならびにアレルギー反応を媒介する細胞すなわち肥満細胞および好塩基球の活性化をさらに刺激する。IL−4はまた好酸球媒介性の炎症反応でも重要な役割を演じる。従って、病原となるIgE抗体の産生をダウンレギュレートする手段としてアレルギー患者におけるTh2関連サイトカインおよびとりわけIL−4の産生を阻害するのに本発明の刺激方法を使用し得る。賦活剤は被験体に直接投与してよいか、または細胞(例えばThp細胞もしくはTh2細胞)を被験体から得、ex vivoで賦活剤と接触させそして被験体に再投与してもよい。さらに、ある状況においては、賦活剤、もしくはアレルゲン特異的応答を阻害(例えば脱感作)するよう賦活剤で処理した細胞と一緒にアレルゲンを被験体に共投与することが有益であるかもしれない。該処置は、Th1型応答をさらに刺激するのに十分な量のサイトカインIL−12もしくはTh2関連サイトカインに対する抗体(例えば抗IL−4抗体)のような他のTh1促進剤をアレルギーの被験体に投与することによりさらに高められるかもしれない。
B.癌
Th2を促進するサイトカインの発現が癌患者で上昇されることが報告されており(例えばYamamura,M.ら(1993)J.Clin.Invest.91:1005−1010;Pisa,P.ら(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:7708−7712を参照されたい)、また、悪性疾患は疾患の経過の悪化と一緒にTh1型応答からTh2型応答への移動をしばしば伴う。従って、本発明の刺激方法は、Th1からTh2への移動を打ち消しかつそれにより癌患者における進行中のTh1応答を促進して疾患の経過を改善する手段として、癌患者におけるTh2関連サイトカインの産生を阻害するのに使用し得る。該刺激方法は、癌を伴う被験体への賦活剤の直接投与、または被験体から得られた細胞(例えばThpもしくはTh2細胞)の賦活剤でのex vivo処置、次いで該細胞の被験体への再投与のいずれかを必要とする可能性がある。該処置は、Th1型応答をさらに刺激するのに十分な量のサイトカインIL−12もしくはTh2関連サイトカインに対する抗体(例えば抗IL−4抗体)のような他のTh1促進剤をレシピエントに投与することによりさらに高められるかもしれない。
C.感染性疾患
Th2を促進するサイトカインの発現は、HIV感染症、結核、リーシュマニア症、住血吸虫病、糸状線虫感染症および腸管寄生線虫感染症を包含する多様な感染性疾患の間に増大することもまた報告されており(例えば;Shearer,G.M.とClerici,M.(1992)Prog.Chem.Immunol.54:21−43;Clerici,M.とShearer,G.M.(1993)Immunology Today 14:107−111;Fauci,A.S.(1988)Science 239:617−623;Locksley,R.M.とScott,P.(1992)Immunoparasitology Today :A58−A61;Pearce,E.J.ら(1991)J.Exp.Med.173:159−166;Grzych,J−M.ら(1991)J.Immunol.141:1322−1327;Kullberg,M.C.ら(1992)J.Immunol.148:3264−3270;Bancroft,A.J.ら(1993)J.Immunol.150:1395−1402;Pearlman,E.ら(1993)Infect.Immun.61:1105−1112;Else,K.J.ら(1994)J.Exp.Med.179:347−351を参照されたい)、そしてこうした感染性疾患もまた免疫応答のTh1からTh2への移動を伴う。従って、本発明の刺激方法は、Th1からTh2への移動を打ち消しかつそれにより患者における進行中のTh1応答を促進して疾患の経過を改善する手段として感染性疾患を伴う被験体におけるTh2関連サイトカインの産生を阻害するのに使用し得る。該刺激方法は、感染性疾患を伴う被験体への阻害剤の直接投与、または被験体から得られた細胞(例えばThpもしくはTh2細胞)の賦活剤でのex vivo処置、次いで該細胞の被験体への再投与のいずれかを必要とする可能性がある。該処置は、Th1型応答をさらに刺激するのに十分な量のサイトカインIL−12もしくはTh2関連サイトカインに対する抗体(例えば抗IL−4抗体)のような他のTh1促進剤をレシピエントに投与することによりさらに高められるかもしれない。
D.自己免疫疾患
本発明の阻害方法はTh2型の機能不全を伴う自己免疫疾患の処置において治療的に使用し得る。多くの自己免疫障害は自己組織に対し反応性でありかつ該疾患の病理に関与するサイトカインおよび自己抗体の産生を促進するT細胞の不適切な活性化の結果である。Tヘルパー型応答の調節は自己免疫疾患の経過に対する影響を有する可能性がある。例えば、実験的アレルギー性脳脊髄炎(EAE)において、疾患の誘導の時点でのIL−4の投与によるTh2型応答の刺激は該自己免疫疾患の強度を減少させる(Paul,W.E.ら(1994)Cell 76:241−251)。さらに、疾患からの動物の回復は、Th2特異的サイトカインの増大により明示されるところのTh2型応答の増大を伴うことが示されている(Koury,S.J.ら(1992)J.Exp.Med.176:1355−1364)。さらに、EAEを抑制し得るT細胞はTh2特異的サイトカインを分泌する(Chen,C.ら(1994)Immunity :147−154)。EAEにおけるTh2型応答の刺激は該疾患に対する保護効果を有するため、多発性硬化症(EAEはそのモデルである)を伴う被験体におけるTh2応答の刺激は治療上有益であることがありそうである。本発明の阻害方法はこうした減少を遂げるために使用し得る。
同様に、マウスのI型糖尿病におけるTh2型応答の刺激は該疾患に対する保護効果を提供する。事実、IL−4(Th2応答を促進する)でのNODマウスの処置はこれらのマウスで通常発症するI型糖尿病の発症を予防するかもしくは遅らせる(Rapoport,M.J.ら(1993)J.Exp.Med.178:87−99)。従って、糖尿病に罹っているもしくはそれに罹りやすい被験体におけるTh2応答の刺激は該疾患の影響を改善するかもしくは該疾患の発症を阻害するかもしれない。
Th2型応答の刺激が有益であるかもしれないなお別の自己免疫疾患は慢性関節リウマチ(RA)である。研究は、慢性関節リウマチを伴う患者が滑膜組織中で顕著にTh1細胞を有することを示した(Simon,A.K.ら(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:8562−8566)。RAを伴う被験体においてTh2応答を刺激することにより、有害なTh1応答が付随してダウンレギュレートされてそれにより該疾患の影響を改善する可能性がある。
従って、本発明の阻害方法を使用して、Th2型応答が疾患の経過に対し有益である自己免疫疾患に罹っているもしくはそれに罹りやすい被験体におけるTh2関連サイトカインの産生を刺激し得る。該阻害方法は、被験体への阻害剤の直接投与、または被験体から得られた細胞(例えばThp、Th1細胞、B細胞、非リンパ系細胞)の阻害剤でのex vivo処置、次いで該細胞の被験体への再投与のいずれかを必要とする可能性がある。該処置は、Th2型応答をさらに刺激するのに十分な量のIL−4それ自身もしくはTh1関連サイトカインに対する抗体のような他のTh2促進剤を被験体に投与することによりさらに高められるかもしれない。
Th2応答が望ましい上述された自己免疫疾患と対照的に、他の自己免疫疾患はTh1型応答により改善されるかもしれない。こうした疾患は本発明の賦活剤(癌および感染性疾患について上述されたところの)を使用して治療し得る。該処置は、Th1型応答をさらに刺激するのに十分な量のTh1を促進するサイトカイン(例えばIFN−γ)を被験体に投与することによりさらに高められるかもしれない。
自己免疫疾患を治療するための作用物質の有効性は、ヒト疾患の上述された動物モデル(例えば多発性硬化症のモデルとしてのEAEおよび糖尿病のモデルとしてのNODマウス)もしくはヒト自己免疫疾患の他の十分に特徴づけられた動物モデルで試験し得る。こうした動物モデルは紅斑性狼瘡のモデルとしてのmrl/lpr/lprマウス、慢性関節リウマチのモデルとしてのマウスコラーゲン誘発性関節炎およびマウス実験的重症筋無力症を包含する(Paul編、Fundamental Immunology、レイバン プレス(Raven Press)、ニューヨーク、1989、pp.840−856を参照されたい)。本発明の調節(すなわち賦活もしくは阻害)剤を試験動物に投与し、そして該試験動物における疾患の経過をその後、使用されている特定のモデルについての標準的方法によりモニターする。調節剤の有効性は、未処理の動物(もしくは対照作用物質で処理された動物)と比較しての該作用物質で処理された動物における疾患状態の改善により明示される。
本発明により治療されうる自己免疫成分を有する自己免疫疾患、障害および状態の制限しない例は、糖尿病、関節炎(慢性関節リウマチ、若年性慢性関節リウマチ、変形性関節症、乾癬性関節炎を包含する)、多発性硬化症、重症筋無力症、全身性エリテマトーデス、自己免疫性甲状腺炎、皮膚炎(アトピー性皮膚炎および湿疹性皮膚炎を包含する)、乾癬、シェーグレン症候群に続発性の乾性角結膜炎を包含するシェーグレン症候群、円形脱毛症、節足動物の咬傷反応によるアレルギー応答、クローン病、アフタ性潰瘍、虹彩炎、結膜炎、角結膜炎、潰瘍性大腸炎、アレルギー性喘息、皮膚エリテマトーデス、強皮症、膣炎、直腸炎、化合物発疹、らい境界反応、らい性結節性紅斑、自己免疫性ブドウ膜炎、アレルギー性脳脊髄炎、急性壊死性出血性脳症、特発性両側性進行性知覚神経性聴覚障害、再生不良性貧血、赤芽球ろう、特発性血小板減少症、多発性軟骨炎、ヴェグナー肉芽腫症、慢性活動性肝炎、スティーヴンズ・ジョンソン症候群、特発性スプルー、扁平苔癬、クローン病、グレーヴス眼症、サルコイドーシス、原発性胆汁性肝硬変、後部ブドウ膜炎ならびに間隙性肺線維症を包含する。
特定の一態様において、本発明の方法により治療されうる疾患、障害および状態は、ヒトにおける炎症性腸疾患(IBD)の2つの主要な形態であるクローン病および潰瘍性大腸炎を包含する。Tリンパ球により産生されるサイトカインが慢性の腸の炎症を開始かつ永続させるようである。クローン病はIFN−γおよびTNFのようなTヘルパー1(Th1)型サイトカインの増大された産生を伴う。潰瘍性大腸炎は一般に大量のTh2型サイトカインを産生するT細胞を伴い、そして本明細書で「Th2媒介性大腸炎」と称される。「Th1媒介性大腸炎」は、クローン病の特徴ならびに潰瘍永大腸炎で起こり得るTh1型応答を指す。Th1媒介性大腸炎においてはT−betの活性を阻害する作用物質が保護効果を提供する。Th2媒介性大腸炎においてはT−betの活性を刺激する作用物質が保護効果を提供する。
別の特定の態様において、本発明の方法により治療されうる疾患、障害および状態は喘息を包含し、これはこれらの気道の狭窄を特徴とする気管支管もしくは肺の気道の疾患である。IL−4、IL−5およびIL−13の産生が喘息様表現型の発生と関連づけられている。従って、T−betの活性を刺激する本発明の作用物質は喘息に対する保護効果を提供する。
E.移植
移植片拒絶もしくは移植片受容は移植片レシピエントにおけるの特定の1T細胞サブセット(すなわちTh1もしくはTh2細胞)の作用に独占的に帰されないかもしれない(論考について、Dallman,M.J.(1995)Curr.Opin.Immunol.:632−638を参照されたい)一方、多数の研究が、長期の移植片生存における優勢なTh2応答もしくは移植片拒絶における優勢なTh1応答を意味している。例えば、移植片受容はTh2サイトカインパターンの産生を伴い、かつ/もしくは移植片拒絶はTh1サイトカインパターンの産生を伴う(例えばTakeuchi,T.ら(1992)Transplantation 53:1281−1291;Tzakis,A.G.ら(1994)J.Pediatr.Surg.29:754−756;Thai,N.L.ら(1995)Transplantation 59:274−281を参照されたい)。加えて、Th2サイトカイン表現型を有する細胞の養子移入は皮膚移植片の生存を延長させ(Maeda,H.ら(1994)Int.Immunol.:855−862)かつ対宿主性移植片病を低下させる(Fowler,D.H.ら(1994)Blood 84:3540−3549;Fowler,D.H.ら(1994)Prog.Clin.Biol.Res.389:533−540)。なおさらに、Th2分化を促進するIL−4の投与は心同種移植片の生存を延長させる(Levy,A.E.とAlexander,J.W.(1995)Transplantation 60:405−406)一方、抗IL−10抗体(Th1分化を促進する)とともにのIL−12の投与は皮膚同種移植片の拒絶を高める(Gorczynski,R.M.ら(1995)Tlansplantation 60:1337−1341)。
従って、本発明の阻害方法を使用して、移植レシピエントにおけるTh2関連サイトカインの産生を刺激して移植片の生存を延長させ得る。該阻害方法は充実性臓器移植および骨髄移植(例えば対宿主性移植片病を阻害するための)双方で使用し得る。該阻害方法は、移植レシピエントへの阻害剤の直接投与、または被験体から得られた細胞(例えばThp、Th1細胞、B細胞、非リンパ系細胞)の阻害剤でのex vivo処置、次いで該細胞の被験体への再投与のいずれかを必要とする可能性がある。該処置は、Th2型応答をさらに阻害するのに十分な量のIL−4それ自身もしくはTh1関連サイトカインに対する抗体のような他のTh2促進剤をレシピエントに投与することによりさらに高められるかもしれない。
前述の疾患状況に加え、本発明の調節方法は他の目的上もまた有用である。例えば、本発明の刺激方法(すなわち賦活剤を使用する方法)を使用してTh1を促進するサイトカイン(例えばインターフェロン−γ)の商業的生産のためにin vitroでのこれらのサイトカインの産生を刺激し得る(例えば、細胞をin vitroで賦活剤と接触させてインターフェロン−γ産生を刺激することができ、そして、インターフェロン−γを培養上清から回収し、必要な場合はさらに精製しかつ商業的使用のため包装し得る)。
さらに、本発明の調節方法は被験体における目的の抗原に対するTh1もしくはTh2いずれかの応答を促進するためのワクチン接種に応用可能である。すなわち、本発明の作用物質はTh1応答もしくはTh2応答いずれかに対するワクチンに免疫応答を向けるためのアジュバントとして作用し得る。例えば、目的の抗原に対する抗体応答を促進するために(すなわちワクチン接種の目的上)、本発明の抗原および阻害剤を被験体に共投与して被験体における該抗原に対するTh2応答を促進することが可能である。Th2応答は効率的なB細胞援助(help)を提供しかつIgG1産生を促進するためである。あるいは、目的の抗原に対する細胞性免疫応答を促進するために、本発明の抗原および賦活剤を被験体に共投与して被験体における該抗原に対するTh1応答を促進することが可能である。Th1応答は細胞媒介性免疫応答(例えば遅延型過敏性応答)の発生に好都合であるためである。目的の抗原および調節剤は一緒に単一の製薬学的組成物もしくは別個の組成物に処方し得る。好ましい一態様において、目的の抗原および調節剤は被験体に同時に投与する。あるいは、ある状況では抗原を最初にそしてその後調節剤を投与することが望ましいかもしれないか、もしくは逆もまた真である(例えば、Th1応答を天然に惹起する抗原の場合、最初に該抗原を単独で投与してTh1応答を刺激し、そしてその後阻害剤を単独でもしくは抗原の追加免疫と一緒に投与して免疫応答をTh2応答に移動させることが有益であるかもしれない)。
本発明は以下の実施例によりさらに具体的に説明され、これらは制限するとして解釈されるべきでない。本出願を通じて引用される全部の参考文献、特許および公開特許出願の内容はこれにより引用することにより組み込まれる。加えて、本明細書に引用される公的データベースに寄託された全部のヌクレオチドおよびアミノ酸配列もまたこれにより引用することにより組み込まれる。
pJG4−5ベクターのEcoRI部位にクローン化したマウスT−bet cDNAを含んでなる核酸分子は1999年11月9日にアメリカン タイプ カルチャー コレクション(American Type Culture Collection)(バージニア州マナサス)に寄託され、そして寄託番号PTA−930を割り当てられた。PCR 2.1−TOPOベクター中にクローン化したヒトT−bet cDNA(ヒトTh1クローンROT−10からのRNAから調製した)を含んでなる核酸分子は2000年1月28日にアメリカン タイプ カルチャー コレクション(American Type Culture Collection)(バージニア州マナサス)に寄託され、そして寄託番号PTA−1339を割り当てられた。双方の寄託はブダペスト条約の規定の下になされた。
V.本発明のキット
本発明の別の局面は、本発明のスクリーニングアッセイ、調節方法もしくは診断アッセイを実施するためのキットに関する。例えば、本発明のスクリーニングアッセイを実施するためのキットは、T−betを含有する指標組成物、読み出し(例えばポリペプチド分泌)を測定するための手段、およびT−betの生物学的影響の調節物質を同定するためのキットの使用説明書を包含し得る。別の態様において、本発明のスクリーニングアッセイを実施するためのキットはT−bet欠損細胞、読み出しを測定するための手段およびT−betの生物学的影響の調節物質を同定するためのキットの使用説明書を含んでなる。
別の態様において、本発明は本発明の調節方法を実施するためのキットを提供する。該キットは、例えばT−betの生物学的影響を調節するための調節物質の使用説明書とともに、適する担体中のかつ適する容器中に包装された本発明の調節剤(例えばT−bet阻害もしくは賦活剤)を包含し得る。
本発明の別の局面は被験体におけるT−betの生物学的活性と関連する障害を診断するためのキットに関する。該キットは、T−betの発現を測定するための試薬(例えばT−bet mRNAを検出するための核酸プローブもしくはT−betポリペプチドの検出のための抗体)、被験体の結果を比較する対照および診断目的上の該キットの使用説明書を包含し得る。
VI.免疫調節組成物
T−betの発現、プロセシング、翻訳後修飾もしくは活性を調節する作用物質は免疫調節組成物での使用にもまた適切である。本発明の賦活もしくは阻害剤は被験体における免疫応答をアップもしくはダウンレギュレートするのに使用可能である。好ましい態様において、体液性免疫応答が調節される。
T−bet調節剤は単独で、またはそれに対する高められた免疫応答もしくは低下された免疫応答が望ましい抗原とともに投与し得る。
別の態様において、既知のアジュバントである作用物質を主題の調節剤とともに投与可能である。現時点で、ヒトで広範に使用されている唯一のアジュバントはミョウバン(リン酸アルミニウムもしくは水酸化アルミニウム)である。サポニンおよびその精製された成分Quil A、フロイントの完全アジュバントならびに研究および獣医学の応用で使用される他のアジュバントがヒトワクチンにおける潜在的使用を有する。しかしながらムラミルジペプチド、モノホスホリルリピドA、Goodman−Snitkoffら J.Immunol.147:410−415(1991)により記述されるもののようなリン脂質複合物、レゾルシノール、ポリオキシエチレンオレイルエーテルおよびn−ヘキサデシルポリエチレンエーテルのような非イオン性界面活性剤、酵素阻害剤は膵トリプシンインヒビターを包含する、フルオロリン酸ジイソプロピル(DEP)およびトラシロールのような新たな化学的に定義された製剤もまた使用し得る。抗原が投与される態様においては、抗原は例えばMillerら、J.Exp.Med.176:1739−1744(1992)により記述されかつ本明細書で引用することにより組み込まれるところのプロテオリポソーム内に、もしくはノバソーム(Novasome)TM脂質小胞(マイクロ ベシキュラー システムズ インク(Micro Vesicular Systems,Inc.)、ニューハンプシャー州ナシュア)のような脂質小胞中に被包化して免疫応答をさらに高めることができる。
一態様において、T−bet分子もしくはその部分をコードする核酸分子をDNAワクチンとして投与する。これはレポーターもしくは治療的遺伝子の送達に用いられるものに類似であるプラスミドDNA構築物を使用して行うことができる。こうした構築物は、好ましくは、大量の該プラスミドDNAの増幅を可能にする細菌の複製起点;原核生物の選択可能なマーカー遺伝子;T−betポリペプチドもしくはその部分をコードする核酸配列;宿主細胞中での遺伝子発現を指図する真核生物転写調節要素;および発現されるmRNAの適切な終了を確実にするポリアデニル化配列を含んでなる(Davis.1997.Curr.Opin,Biotechnol.8:653)。DNA免疫感作に使用されるベクターは場合によってはシグナル配列を含んでもよい(Michelら 1995.Proc.Natl.Acad.Sci USA.92:5307;Donnellyら 1996.J.Infect Dis.173:314)。DNAワクチンは多様な手段により、例えば注入により(例えば、筋肉内、皮内、もしくは皮膚中に粒子を注入するのに粒子加速器もしくは加圧ガスを使用する遺伝子銃を用いる表皮中へのDNA被覆された金粒子の微粒子銃注入(Haynesら 1996.J.Biotechnol.44:37))投与し得る。あるいは、DNAワクチンは非侵襲的手段により投与し得る。例えば純粋なもしくは脂質で処方されたDNAは、呼吸器系に送達し得るか、もしくはDNAの経口送達により別の場所に(例えばPeyers貼付剤)標的を定めることができる(Schubbert.1997.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:961)。弱毒化微生物は粘膜表面への送達に使用し得る。(Sizemoreら 1995.Science.270:29)。
一態様において、DNAワクチン接種のためのプラスミドは、T−bet、ならびにそれに対し免疫応答が望ましい抗原を発現し得るか、またはリンホカイン遺伝子もしくは共刺激分子のような免疫応答の調節物質をコードし得る(Iwasakiら 1997.J.Immunol.158:4591)。
例えば本明細書の別の場所に記述されるかもしくは当該技術分野で既知のところのT−betの他の発現手段もまた使用し得る。例えば、別の態様において、レトロウイルスベクターもまたT−bet免疫調節組成物の発現に適切である。組換えレトロウイルスベクターは宿主細胞ゲノム中へのトランスジーンの組込みを見込む。分裂細胞に形質導入するために、レンチウイルスベクターを免疫調節組成物として使用することができ、そして、本発明により包含することを意図している。レンチウイルスは複雑なレトロウイルスであり、それらのより高レベルの複雑さに基づけば、潜伏感染の経過でのように非増殖細胞のゲノム中に組込みかつそれらの生活環を調節し得る。これらのウイルスはHIV−1、HIV−2、SIV、FIVおよびEIVを包含する。他のレトロウイルスと同様、レンチウイルスはgag、polおよびenv遺伝子を有し、それらは2個の末端反復配列(LTR)の配列により隣接される。これらの遺伝子のそれぞれは、最初は1個の前駆体ポリタンパク質として発現される複数のポリペプチドをコードする。gag遺伝子は内的構造(マトリックスキャプシドおよびヌクレオキャプシド)ポリペプチドをコードする。pol遺伝子はRNAに指図されるDNAポリメラーゼ(逆転写酵素、組込み酵素およびプロテアーゼ)をコードする。env遺伝子はウイルスのエンベロープ糖タンパク質をコードし、そして付加的にウイルスRNAの核輸出を司るシス作用性エレメント(RRE)を含有する。5’および3’LTRはビリオンRNAの転写およびポリアデニル化を促進するようはたらき、かつ、ウイルス複製に必要な全部の他のシス作用性配列を含有する。ゲノムの逆転写(tRNAプライマー結合部位)およびウイルスRNAの粒子中への効率的な被包化(Psi部位)に必要な配列が5’LTRに隣接する。被包化(すなわちレトロウイルスRNAの感染性ビリオンへのパッケージング)に必要な配列がウイルスゲノムから欠けている場合、該結果はゲノムRNAの被包化を予防するシス欠損である。しかしながら、生じる突然変異体は全ビリオンタンパク質の合成を指図することがなお可能である。HIVのようなレンチウイルスの包括的な総説は例えばField’s Virology(レイバン パブリッシャーズ(Raven Publishers))、B.N.Fieldsら編、1996に提供されている。
本発明は以下の実施例によりさらに具体的に説明され、これらは制限すると解釈されるべきでない。本出願を通じて引用される全部の参考文献、特許および公開特許出願の内容、ならびに図および配列表は引用することにより本明細書に組み込まれる。
以下の実験手順を本実施例で使用した:
マウス、細胞系、サイトカイン、抗体およびプラスミド
BALB/cマウスはジャクソン ラボラトリーズ(Jackson Laboratories)から得、DO11.10 TcRトランスジェニックマウス(Jacobson,N.G.ら 1995.J.Exp.Med.181、1755−1762)およびMBP−TcRトランスジェニックマウス(Lafaille,J.J.、1994.Cell 78、399−498.)は記述されている。マウスは第5〜6週齢で使用した。加えて、C57BL/6(B6)およびBALB/cマウス(4〜8週齢)をタコニック(Taconic)(ニューヨーク州ジャーマンタウン)から購入した。T−bet欠損マウスの生成およびスクリーニングは記述されており(44、46);そして使用したマウスはB6およびBALB/c背景で最低6世代戻し交雑した。
細胞系および初代細胞は、10%ウシ胎児血清(ハイクローン ラボラトリーズ(HyClone Laboratories))、グルタミン(2mM)、ペニシリン(50単位/ml)、ストレプトマイシン(50□g/ml)、Hepes(100mM)およびβ−ME(50μM)を補充したRPMI 1640を含有する完全培地中で維持した。JurkatはヒトTh1リンパ腫、EL4はマウスThO胸腺腫、NK3.3はヒトNK細胞系(Ye,J.、1995.J.Leuko.Biol.58、225−233.;Kornbluth,J.、1982、J.Immunol.129、2831−2837)、YTはヒトNK細胞系(Yodoi,J.、1985.J.of Immuno.134、1623−1630)、AE7はマウスTh1クローン、D10はマウスTh2クローンであり、そしてM12はB細胞リンパ腫系統である。組換えIL−4はDNAXから得、ヒトrIL−2はカイロン コープ(Chiron Corp.)から得、rIL−12はホフマン ラロシュ(Hoffman LaRoche)から得、そしてrIL−18はペプロテック インク(Peprotech,Inc.)から購入した。モノクローナル抗IL−12、モノクローナル抗IFN−γおよびモノクローナル抗IL−4(11B11)もまた使用した(Ohara,J.とPaul,W.E.1985.Nature 315、333−336)。ウサギ中で生じさせたT−betポリクローナル抗血清およびmAb双方は、完全長の組換えの細菌で産生されたT−betに対して生じさせた。mAbはマウスからの脾細胞のSP2/O−Ag14骨髄腫への融合により製造し、そしてIgG1サブタイプのものである。発現プラスミドはc−Maf(pMex−maf)(Ho,I−C.ら 1996.Cell 85、973−983.)。NFATp(Hodge,M.R.ら 1996.Immunity 4、1−20)およびp65を包含し、後者2種はpCDNAベクター中にクローン化した。
CD4+ T細胞の精製およびin vitro培養物
CD4+ T細胞はPE結合抗CD4(RM4−4)(ファーミンゲン(Pharmingen))を使用するフローサイトメトリーによりリンパ節(LN)から精製し、そしてFACS(Mo Flo、ベクトン ディッケンソン(Beckton Dickenson))を使用して98〜99%純度まで分取した。in vitro活性化のために、2×10/mlのCD4+細胞を完全培地に再懸濁し、そして100単位/mlのIL2の存在下で3日間、プレートに結合した1μg/mlの抗CD3(2C11)および2□g/mlの抗CD28(ファーミンゲン(Pharmingen))で活性化した。その後、細胞を完全培地中で1:4に分割しかつ100単位/mlのIL2の存在下で4日間培養した。初回刺激後第7日に細胞を収集し、2回洗浄しかつ1×10細胞/mlで1μg/mlのプレートに結合した抗CD3で1、3および6時間再刺激した。Th1およびTh2分化培養物については、非トランスジェニックもしくはDO11.10のLNおよび脾細胞をプールし、1×10細胞/ml完全培地で再懸濁しそして1μg/mlのプレートに結合した抗CD3とともにTh1(10mg/ml抗IL4[11B11]、10ng/ml rIL12)もしくはTh2(10mg/ml抗IFN−γ、10ng/ml IL4)条件下で培養した。細胞を第3日に完全培地+100u/ml IL2で1:4に分割した。第7日に細胞を1□g/ml抗CD3で4時間再刺激しそしてRNA調製のため収集した(Jackson,N.G.ら 1995).J.Exp.Med.181、1755−1762)。サイトカインについて試験するため上清を24時間に採取した。
樹状細胞およびマクロファージの精製および単離
骨髄由来DC(bmDC)を生成させるために使用した組換えマウス顆粒球/マクロファージ−コロニー刺激因子(GM−CSF)は、マウスGM−CSF遺伝子(I.Mellman博士の贈品)でトランスフェクトしたマウスマクロファージ細胞系(J558L)から培養上清として製造した。L−929細胞(M.Starnbach博士の贈品)をBM由来マクロファージを生じさせるためのL細胞培地の供給源として使用した。
bmDCはより多数のDCを生じさせる変法(47)により生じさせた。簡潔には、BM細胞をGM−CSF含有DMEM−10培地中で培養した。第8日に浮遊細胞を収集しかつCD11c磁性ビーズ(ミルテニイ バイオテック(Myltenyi Biotec)、カリフォルニア州オーバーン)で精製した。FITC−I−AおよびPE−CD11cに対するAbを用いるFACS分析は>95%純度を示した。同様に、マクロファージはL細胞培地中で培養したBM細胞から生じさせた(48)。第8日に付着細胞を穏やかに剥がしかつCD11b磁性ビーズで精製した。FITC−F4/80およびPE−CD14(ファーミンゲン(Pharmingen)、カリフォルニア州サンディエゴ)に対するAbを用いるFACS分析は>95%マクロファージを示した。
脾DC(spDC)およびマクロファージをコラゲナーゼ処理により単離し(49)、そしてアクデンズ(Accudenz)細胞分離媒体(アキュレート ケミカル アンド サイエンティフィック コープ(Accurate Chemical & Scienctific Corp.)、カリフォルニア州サンディエゴ)中での遠心分離により濃縮した。T細胞およびNK細胞をその後、CD90およびNK1.1磁性ビーズを使用して枯渇させ、そしてその後DCをCD11c磁性ビーズでポジティブ選択した。いくつかの実験では、コラゲナーゼ処理した脾からCD11c磁性ビーズでDCを最初にポジティブ選択し、そして、FITC−MHC II(I−E/I−A)、PE−CD11c、CyC−CD8□もしくはCyc−CD4(ファーミンゲン(Pharmingen)、カリフォルニア州サンディエゴ)で染色することにより亜集団にFACS分取した。マクロファージは、PE−CD11bおよびFITC−F4/80もしくはFITC−CD11bおよびPE−CD14に対するAbを用いてFACS分取した。活性化された腹腔マクロファージを生成させるために、1mlの3%チオグリコーラゲート(thioglycollagate)(ディフコ(Difco)、カリフォルニア州アーヴィン)を若齢もしくは高齢マウスに腹腔内(i.p.)注入し;3ないし5日後に腹腔滲出液細胞を収集し、PBS中で洗浄しかつDMEM−10中で培養した。
DCおよびマクロファージの刺激
DCおよびマクロファージを1×10/mlの濃度でDMEM−10中で培養した。細胞を、10ng/mlの組換えマウスIL−12もしくはIL−18(R&D システムズ(R&D systems)、ミネソタ州ミネアポリス);1〜100U/mlのrIFN−α/β(NIH、メリーランド州ベセスダ);20ng/mlのIL−15もしくはIL−1(ペプロテック(Peprotech)、ニュージャージー州ロッキーヒル);1〜100ng/mlのIFN−γ(ペプロテック(Peprotech)、ニュージャージー州ロッキーヒル);10ng/mlのIL−21(R&D システムズ(R&D systems));および100ng/mlのLPS(シグマ−アルドリッチ(Sigma−Aldrich)、ミズーリ州セントルイス)で刺激した。
ノーザンおよびウェスタンブロット分析
全RNAを、トライゾール(TRIZOL)試薬(ギブコ(Gibco)/BRL)を使用して休止期(resting)および刺激された細胞から単離し、そして各サンプル10μgを1.2%アガロース6%ホルムアルデヒドゲル上で分離し、20×SSC中でジーンスクリーン(Genescreen)メンブレン(NEN)に一夜転写し、そしてUVストラタリンカー(Stratalinker)(ストラタジーン(Stratagene))を使用して共有結合した。ブロットのハイブリダイゼーションは、32Pで標識した以下のcDNAプローブすなわちT−bet、γ−アクチンを使用して記述された(Hodge,M.R.ら 1996.Immunity 4、1−20)とおり42℃で実施した。ウェスタンブロット分析のための核および細胞質抽出物をAE7、D10およびNK3.3細胞から調製した。核は記述された(Dolmetsch,R.E.ら 1997.Nature 386、855−858)とおり単離した。抽出されたタンパク質を8%PAGEにより分離し、次いでニトロセルロースメンブレンに電気転写し、そしてT−betに特異的なmAb、次いでワサビペルオキシダーゼ結合ヤギ抗マウスIgGでプロービングしかつ製造元(アマーシャム(Amersham))の説明書に従って化学発光を高めた。
一過性トランスフェクションアッセイ
EL4およびJurkat細胞は、バイオラッド(Bio Rad)電気穿孔装置(280V、975μF)を使用し、5μgレポータープラスミドおよび5〜10μg発現プラスミドでのトランスフェクションあたり0.4ml RPMI中5×10細胞を使用してトランスフェクトした。ルシフェラーゼアッセイを24時間後に実施し、各サンプルの20%のルシフェラーゼ活性を説明書(プロメガ(Promega))に従って測定した。IFN−γレポーター−ルシフェラーゼ構築物は、ヒトIFN−γ遺伝子全体を含有するプラスミドpB9由来である(P.GrayとD.V.Goeddel.1982.Nature.298:859)。pGL2ルシフェラーゼ遺伝子をpB9の第一エキソン中に挿入した。IL−2−プロモーター−レポーター構築物 IL−4プロモーターレポーター構築物IL−4LucはマウスIL−4遺伝子の下流に807bpを含有する。
レトロウイルス構築物および形質導入
GFP−RVバイシストロン性ベクターがPhoenix−Ecoパッケージング細胞系(Kinoshita,S.ら 1998.Cell 95、595−604)を有するとして記述されている(Ouyang,W.ら 1998.Immunity 9:745−755)。GFP−RVベクターは脳心筋炎ウイルスの内部リボソーム侵入配列(IRES)およびGFP対立遺伝子をMSCV2.2レトロウイルスベクター中(Ouyang,W.ら 1998.Immunity 9:745−755)もしくはIL−2−MSCVベクター中に挿入することにより構築した。双方のベクターは、各mRNAの翻訳を別個に開始するのに1個のIRESを同時に使用して2種のcDNAすなわちT−betおよびGFPをコードするcDNAを発現する。パッケージング細胞系のトランスフェクションおよび初代T細胞のレトロウイルス形質導入は、本質的には記述された(Ouyang,W.ら 1998.Immunity 9:745−755)とおり実施した。
細胞内サイトカイン染色およびFACS分析
サイトカインに対する細胞内染色は記述された(Ouyang,W.ら 1998.Immunity 9:745−755)とおり実施した。示されるところの多様な時間の期間レトロウイルスに感染されていた初代トランスジェニックもしくは非トランスジェニックT細胞をPMA(50ng/mlおよびイオノマイシン(1μM)で2時間再刺激し、そして10μg/mlのブレフェルジン(Brefeldin)Aを追加の2時間添加した。
疾患の特徴づけ
ホルマリン固定した組織切片のヘマトキシリンおよびエオシン染色、OCTに埋込んだ凍結切片上での免疫蛍光研究、リンパ系細胞のフローサイトメトリーならびに血清自己抗体のアッセイは記述されたとおり実施した。この研究で使用した特異的抗体は、R4−6A2およびXMG1.2(抗マウスIFN−γ)、BVD4−1D11およびBVD6−24G2(抗マウスIL−4)、MP5−20F3およびMP5−32C11(抗マウスIL−6)、JES5−2A5およびSXC−1(抗マウスIL−10)、MP1−22E9およびMP1−31G6(抗マウスGM−CSF)、TN3−19.12(抗マウスTNF−□)、ウサギ抗TNF−α、HM40−3(抗マウスCD40)、1D3(抗マウスCD19)、ならびにPE−R3−34(ラットIgG1、κ)(BD ファーミンゲン(BD Pharmingen)、カリフォルニア州サンディエゴ);PE−H106.771(ラットIgG1、κ抗マウスIgG2a)(サザン バイオテクノロジー アソシエーツ インク(Southern Biotechnology Associates,Inc.)、アラバマ州バーミンガム);FITC−ヤギF(ab’)抗マウスIgG(シグマ(Sigma)、ミズーリ州セントルイス)を包含した。抗DNA活性は高分子量マウスDNA(シグマ(Sigma))を使用するELISAにより測定し、そしてクリシジア ルシリエ(Crithidia lucilliae)キネトプラスト(アンチボディーズ インコーポレーテッド(Antibodies Incorporated)、カリフォルニア州デービス)で免疫蛍光により確認した。
T細胞アッセイ
ナイーブなCD4+ T細胞をネガティブ選択(R&D システムズ(R&D Systems)、ミネソタ州ミネアポリス)により脾およびリンパ節から精製し、そしてRPMI/10%中で1μg/mL抗マウスCD28(37.51)抗体および1μg/mLのプレートに結合した抗マウスCD3(145−2C11)抗体(BD ファーミンゲン(BD Pharmingen))で48〜72時間刺激した。サイトカイン産生をELISA(BD ファーミンゲン(BD Pharmingen)、カリフォルニア州サンディエゴ)により培養上清中で評価した。増殖はBrdUの取り込み(アマーシャム ファルマシア バイオテック(Amersham Pharmacia Biotech)、ニュージャージー州ピスカタウェイ)により測定した。アポトーシスは、細胞を20μg/mLの可溶性抗マウスCD3および抗マウスCD28、5μg/mLデキサメサゾン(シグマ(Sigma))に24時間曝露すること、もしくはストラタリンカー(Stratalinker)(ストラタジーン(Stratagene)、カリフォルニア州ラホヤ)中での1200JのUV照射により評価し、次いでキャスペース[CaspACE]TMアッセイ系(プロメガ コーポレーション(Promega Corporation)、ウィスコンシン州マディソン)により評価した。
免疫グロブリンアッセイ
in vitro分析のため、精製した成熟B細胞を磁性CD43枯渇(ミルテニイ バイオテック(Miltenyi Biotec)、カリフォルニア州オーバーン)により脾およびリンパ節から単離し、そして10ng/mLの組換えマウスIL−4、100ng/mLのIFN−γ、1ng/mLのヒトTGF−β1(ペプロテック(PeproTech)、ニュージャージー州ロッキーヒル)もしくは100U/mLのマウスIFN−γ(R&D システムズ(R&D Systems)、ミネソタ州ミネアポリス)を補充した25μg/mL LPS(シグマ(Sigma))を含むRPMI/10%中で刺激した。レトロウイルス感染研究のため、精製したCD43枯渇成熟B細胞を25μg/mLのLPSにより24時間刺激し、次いでT−bet−GFPもしくは対照−GFPレトロウイルスにより感染させた。血清もしくは培養上清中の血清免疫グロブリンアイソタイプの定量を以前に記述されたとおり実施した。生殖系列およびスイッチ後転写物は以前に記述されたとおりRT−PCRにより測定した。
リアルタイムPCR、ELISAおよびウェスタンブロット分析
RNAを未刺激および刺激したDCおよびマクロファージからトライゾール(Trizol)(シグマ−アルドリッチ(Sigma−Aldrich))で単離した。cDNA合成は、1μgの全RNAを用いて、オリゴ(dT)15プライマー、20nMの各dNTP、0.1M DTT、1×第一鎖緩衝液、スーパースクリプト(SuperScript)IIおよびRNアーゼOUT(全部インビトロジェン(Invitrogen)、カリフォルニア州カールスバードから)を使用して実施した。T−bet、IFN−γ、TNF−α、IL−12サブユニットp40およびp35、ならびに他の炎症性サイトカインのレベルを測定するための半定量的RT−PCRをOverberghら(50)により記述されたとおり実施した。タックマン(TaqMan)ユニバーサルPCRマスターミックスを全部の反応に使用した(AB アプライド バイオシステムズ(AB Applied Biosystems)、ニュージャージー州ブランチバーグ)。β−アクチンを包含する大部分のサイトカインのプライマーおよびタックマン(TaqMan)プローブの配列は記述された(51)とおりである。目的の遺伝子の発現レベルはβ−アクチンの豊富さに関して報告する。IFN−γおよびIL−12p40のタンパク質レベルは、刺激したDCおよびマクロファージの収集した上清からELISAにより検出した(ファーミンゲン(Pharmingen))。T−betタンパク質の発現を検出するために、多様な時間の期間刺激したDCからの全抽出物を収集し、そして以前に記述された(45)ところのイムノブロット分析により検出した。
実施例1.新規転写因子T−betのクローニング
IL−2プロモーターのTh1特異的領域は十分に限局されているため(Brombacher,F.ら 1994.Int.Immunol.6:189−197;Rooney,J.ら 1995.Mol.Cell.Biol.15、6299−6310;Lederer,J.A.ら 1994.J.Immunol.152、77−86;Durand,D.ら 1988.Mol.Cell.Biol.8、1715−1724;Hoyos,B.ら 1989.Science 244、457−450)、Th1特異的転写因子を同定するのにIL−2プロモーター−レポーター、およびOF6 Th1クローンから作成したcDNAライブラリーを使用する酵母1ハイブリッドアプローチを選んだ。このアプローチを検証するために、IL−4プロモーターのTh2特異的領域を酵母中で発現させ、そしてc−Mafの導入によりトランス活性化されることが示されたが、しかし数種の他の転写因子(例えばNFAT)によってはされなかった。c−Maf応答因子(MARE)を突然変異させた場合にc−Mafのトランス活性化は起こらなかった。従って、酵母1ハイブリッドアプローチを利用した。
EGY48酵母株をIL−2プロモーター/ヒスチジン構築物で安定に組込み、そして抗CD3で活性化したTh1細胞クローンOF6から作成したcDNAライブラリーで形質転換した。スクリーニングした5.6×10クローンのうち488個が一次スクリーニングで陽性であった。二次スクリーニングの間に試験した210クローンのうち72個がIL−2プロモーターに特異的であることが判明した。陽性クローンの数を減少させるため、われわれはTh1およびTh2細胞系で差別的に発現されたcDNAと酵母クローンcDNAをハイブリダイズさせた。これらのTh1−Th2およびTh2−Th1 cDNAは、放射標識しかつ16個の最も強く陽性の酵母クローンをスクリーニングするためのパイロット実験で最初に使用したクロンテック(Clontech)PCR選択キットを使用して作成した。それら16クローンのうち8個がTh1(PL17)特異的cDNA産物プローブで陽性でありかつTh2(D10)特異的cDNA産物プローブで陽性でなかった。IL−2、IFN−γおよびIL−4へのプローブの対照ハイブリダイゼーションを用いた16個の陽性クローンでのTh1−Th2プローブを用いる発現差解析法(RDA;例えばLisitsyn.1993.Science.259:946;O’NeilとSinclair.1997.Nucleic Acids Res.25:2681;HubankとSchatz.1994.Nucleic Acids Research.22:5640;Welfordら 1998.Nucleic Acids Research.26:3059)を実施した。Th1およびTh2を減算したcDNAプローブの特異性はIL−4に対するそれぞれIL−2およびIFN−γのそれらの検出により示される。
制限酵素分析および配列決定データは、該クローンの8個全部が関係づけられたことを示した。それらは5’および3’非翻訳領域中の差異に基づき3つのグループ分けに入り、これらの範疇のそれぞれは独立したcDNA分子を表した。これらのクローンの配列をNCBIジェンバンク(GenBank)配列データベースと比較することは転写因子のTボックスファミリーとの相同性を生じた。図1にはT−betのヌクレオチドおよびアミノ酸配列が示されている。
実施例2.T−betはTボックスファミリーのメンバーT−brainおよびエオメソデルミン(eomesodermin)と相同な1領域を共有する
BrachyuryもしくはTはTボックスと呼ばれる200アミノ酸のDNA結合ドメインを共有する転写因子の1ファミリーの創設メンバーである((Smith,J.1997.Current Oppinion in Genetics & Development 7、474−480;PapaioannouとSilver.1998.Bioessay.20:9;Meisler,M.H.1997.Mammalian Genome 8、799−800に総説される。)。Brachyury(「短い尾」のギリシア語)突然変異は、短いわずかにもつれた尾部を有したヘテロ接合性の突然変異体動物で1927年に最初に記述された(Herrmann,B.G.、1990.Nature 343、617−622)。マウスでBrachyuryを包含せずに今や8種のTボックス遺伝子が存在する。これらはTbx1−6、T−brain−1(Tbr−1)および今やT−betを包含し、それぞれまるで異なったかつ通常は複雑な発現パターンをもつ。転写因子のTボックスファミリーはDNA結合ドメイン中のファミリーメンバーの相同性により定義される。T−bet DNA結合ドメイン(マウスT−betの残基138〜327)はマウスT−brainおよびアフリカツメガエル(Xenopus)エオメソデルミンのTボックスドメインに最も類似であり、そして従ってT−betをTボックス遺伝子ファミリーのTbr1サブファミリーに置く。マウスT−betタンパク質のヒト相同物はマウスT−betにおよそ88%同一である。図1AはLipman−Pearsonのタンパク質アライメント(4に設定されたGペナルティ(G penalty)および12に設定されたギャップ長ペナルティ(gap length penalty)で)を使用して得た。類似性指数は86.6であると計算され;ギャップ数(gap number)2、ギャップ長(gap length)5およびコンセンサス長(consensus length)535)。T−betはTボックスファミリーメンバーのT−brainおよびエオメソデルミンと相同な1領域を共有する。マウスT−bet DNA結合ドメインはマウスT−brainおよびアフリカツメガエル(Xenopus)エオメソデルミンのTボックスドメインに最も類似である。該3種のTボックス領域間におよそ69%のアミノ酸の同一性が存在する。T−betはTボックスドメイン以外では他のTボックスファミリーメンバーに対する配列の相同性をもたない。
実施例3.T−betはコンセンサスTボックス部位に結合しかつトランス活性化し、また、5’および3’双方の領域に位置する機能上重要なドメインを有する
組換えT−betタンパク質はコンセンサスTボックス部位およびIL−2プロモーター中のT−bet部位に結合し、また、抗CD3で刺激したAE7 Th1細胞からの核抽出物中に存在する複合体はコンセンサス(GGGAATTTCACACCTAGGTGAAATTCC)Tボックスオリゴヌクレオチドプローブに特異的に結合する。T細胞中のT−betの活性について試験するために以下の実験を実施した。Jurkat Th1細胞をT−betおよびルシフェラーゼレポーター構築物でコトランスフェクトした。図2Aは4コピーのコンセンサスTボックス部位を伴うもしくは伴わない最小のチミジンキナーゼ(TK)プロモーターを含有するルシフェラーゼレポーター構築物のJurkat細胞中での基礎レベル(白棒)ならびにPMA(50ng/ml)およびイオノマイシン(1μM)で誘導した(黒棒)プロモーター活性を示す。各レポーター構築物は、図中に示されるとおり空のpCDNAベクターもしくは完全長のT−bet cDNAを含有するpCDNAとコトランスフェクトした。示されるデータは3回の独立した実験を代表する。図2Bは最小のTKプロモーターおよび多量体化したコンセンサスTボックス部位を含有するルシフェラーゼレポーター構築物、ならびに棒グラフの左側に図解したT−bet cDNAの示される領域を含有するpCDNAベクターで一過性にトランスフェクトしたJurkat細胞を示す。ルシフェラーゼ活性をトランスフェクション24時間後に測定した。該実験は3回反復し結果は同様であった。基礎レベル(白棒)、ならびに得られたPMA(50ng/ml)およびイオノマイシン(1μM)で誘導した(黒棒)プロモーター活性は、T−betがT細胞中で活性であること、およびその活性は刺激に際してさらに増大される可能性があることを示す。
実施例4.T細胞中のT−bet発現はTh1サブセットに限定されかつTcRを介して伝達されるシグナルにより調節される
T−betをTh1 cDNAライブラリーから単離し、そして多臓器ノーザンブロット分析は肺、胸腺および末梢リンパ系器官のみでT−bet転写物を示した。
図3AはT−betがダブルポジティブ(DP)もしくはシングルポジティブ(SP)細胞中でなくダブルネガティブ(DN)の胸腺細胞中で優先的に発現されていることを示す。培地もしくはプレートに結合した抗CD3(2C11)で6時間処理したTh1細胞クローン(AE7およびD1.1)もしくはTh2クローン(D10およびCDC35)から単離された全細胞RNAのノーザンブロット分析は、Th1クローン中でのみT−bet転写物を示した。全細胞RNAは、培地もしくはプレートに結合した抗CD3(2C11)で6時間処理したTh1細胞クローン(AE7およびD1.1)もしくはTh2クローン(D10およびCDC35)から単離した。全RNAはまた、培地もしくはPMA(50ng/ml)およびイオノマイシン(1μM)で6時間処理したM12(B細胞リンパ腫およびEL4(T細胞胸腺腫)からも単離した。ノーザンブロット分析は標準的手順を使用してレーンあたり10μgの全RNAを用いて実施し、そして完全長のT−bet cDNAを使用してプロービングした。T−betはTh1クローン中で優先的に発現される。さらに、T−bet発現のレベルは、抗CD3によるT−bet転写物の誘導により明示されるとおりTcRを介して伝達されるシグナルにより増強された。T−bet転写物は、これらの細胞を培地もしくはPMA(50ng/ml)およびイオノマイシン(1μM)で6時間処理した場合に、M12、B細胞リンパ腫、Th1リンパ腫JurkatもしくはEL4、Th0細胞胸腺腫中で検出されなかった。
初代T細胞中でのT−betのタンパク質レベルを測定するために、DO11.10 TcRトランスジェニック脾細胞をTh1もしくはTh2極性化条件下で培養した。72時間に細胞を200U/mlのIL−2を含む新鮮培地中で3倍に拡張した。初回刺激後第7日に、休止期もしくはPMA/イオノマイシンで活性化(1時間)したバルク培養物DO11.10 Th1およびTh2細胞から核およびサイトゾル抽出物を調製した。核抽出物は休止期のM12、EL4、Jurkat、NK3.3およびYT細胞からもまた調製した。図3Cに示されるとおり、該細胞系のなかでT−betタンパク質はYT細胞中にのみ存在した。図3CはT−betタンパク質がTh1細胞およびNK細胞に限定されることを示す。上のような休止期もしくはPMA/イオノマイシンで活性化(1時間)したバルク培養物DO11.10 Th1およびTh2細胞から調製した核およびサイトゾル抽出物でウェスタンブロット分析を実施した。簡潔には、D011.10 Tcrトランスジェニック脾細胞を、Th1表現型の発生を促進するための10ng/mlのIL−12および10μg/mlの抗IL−4(11B11)、もしくはTh2表現型の発生を促進するための10ng/mlのIL−4および10μg/mlの抗IFN−γの存在下に3×106細胞/mlでOVAペプチド(323−339)で活性化した。72時間に細胞を200U/mlのIL−2を含む新鮮培地中で3倍に拡張した。初回刺激後第7日に、休止期もしくはPMA/イオノマイシンで活性化(1時間)したバルク培養物D011.10 Th1およびTh2細胞から核およびサイトゾル抽出物を調製した。核抽出物は休止期のM12細胞、EL4、Jurkat、NK3.3およびYTからもまた調製した。30μgの核およびサイトゾル抽出物をSDS−PAGE(8%ゲル)により分離し、ニトロセルロースに転写し、そして抗T−bet抗血清でプロービングした。初代T細胞中では、上に示されたT細胞クローンおよび初代T細胞のノーザンブロット分析と一致して、T−betタンパク質がTh1に沿って駆動されるT細胞中で選択的に発現されるがしかしTh2経路ではされない。
T−betに特異的なモノクローナル抗体(mAb)がFACS分析によるT−betタンパク質の直接可視化を可能にした。図3DはT−betが活性化されたAE7 Th1細胞中でFACSにより可視化され得ることを示す。D10(Th2)もしくはAE7(Th1)細胞を培地もしくはPMA(50ng/ml)およびイオノマイシン(1μM)で2時間ならびに2μMモネンシンで追加の3時間処理した。細胞をPBSで洗浄し、4%パラホルムアルデヒド中で固定し、0.5%サポニンで浸透化し(permeablized)、そして培地(破線)もしくはIgG1アイソタイプの対照抗体(点線)または親和性精製した抗T−betモノクローナル抗体3D10(実線)で染色し、次いでヤギ抗マウスIgG1−PE染色した。細胞をFACSCaliburでのフローサイトメトリーにより分析した。マウスモノクローナル抗体は完全長の細菌で産生されたT−betに対し生じさせた。T−betタンパク質はD10細胞中で検出可能でなく、未刺激のAE7細胞中で低レベルで存在し、そして刺激したAE7中に増大されたレベルで存在した。一緒にすれば、ここで詳述した実験は、T細胞においてT−betはTh1細胞中で選択的に発現され、そこでその発現レベルはTcRから発するシグナルにより調節されていることを示す。
実施例5.T−bet発現はNKおよびB細胞中でのIFN−γ誘導と相関する
IL−2プロモーター中のTボックス部位への結合に基づくその単離と結びつけられたT−betのTh1に制限される発現は、T−betがIL−2遺伝子の転写を活性化するかもしれないことを示唆した。しかしながら、2種のIL−2産生細胞系、JurkatおよびEL4がT−betを発現しなかった一方で、IFN−γを産生するがしかしIL−2はしないNK細胞系YTがT−betを発現したことは困惑させた。さらに、予備実験は、IL−2プロモーター中の優れたTボックス部位の存在にもかかわらずT−betによるIL−2遺伝子のトランス活性化を示さなかった。他のTh1特異的サイトカインはIFN−γ、TNFαおよびLTを包含する。T−betの発現はIFN−γの発現と良好に相関した。さらに、Tボックス部位はヒトIFN−γ遺伝子の第三イントロン中に存在することが見出された。Th1特異的DNアーゼI高感受性部位が最近この領域に位置づけられたため、これはとりわけ注目に値すべきであった。
T−betがIFN−γ遺伝子の発現を制御したという可能性を検査するために、Th1細胞以外の細胞中でのT−betの発現およびIFN−γの発現を測定した。IFN−γはナチュラルキラー(NK)細胞中で低レベルで発現され、そしてIL−2およびIL−12での処理に際して高レベルまで誘導される(Kornbluth,J.ら 1982.J.Immunol.129:2831;Yeら 1995.J.Leuko.Biol.58:225)。従って、NK3.3細胞系をIL−2、IL−12、ならびにIL−2およびIL−12で24時間処理し、ライセートを調製し、そして上のようなT−bet mAbを用いてウェスタンブロット分析を実施した。図4bはNK3.3細胞中でのT−betタンパク質およびIFN−γの分泌の協調的誘導を示す。NK3.3細胞系を、NK細胞中でIFN−γを誘導することが既知の試薬IL−2、IL−12、ならびにIL−2およびIL−12で24時間処理し、ライセートを調製し、そして上のようなT−bet mAbを用いてウェスタンブロット分析を実施した。細胞から収集した上清でELISAを実施した。
基礎にてIFN−γを産生しないB細胞は抗CD40抗体ならびにIL−12およびIL−18の組合せ剤での処理に際して大量のIFN−γを産生するよう駆動される可能性がある(Yoshimoto,T.、1997.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94、3948−3953)。精製されたB細胞を抗CD40 mAb、rIL−12およびrIL−18で72時間処理し、RNAを単離しかつ上のようなT−bet cDNAを使用してノーザンブロットを実施した。図4Aは試薬のこの組合せで処理したB細胞中でのT−bet mRNAの誘導を示し、また、これらの細胞中でのIFN−γ転写物の誘導が確認された。結論として、いずれの細胞型もT−betを構成的に発現しない一方、NK3.3細胞およびB細胞双方はIFN−γ産生もまたもたらす条件下でそうするように誘導し得る。従って、T−betの発現のパターンはIFN−γ遺伝子の転写と良好に相関する。
実施例6.T−betはTh細胞中でIFN−γ遺伝子をトランス活性化する
IFN−γ遺伝子の制御領域については未だほとんど知られていない。とりわけ、その組織特異的発現を指図する遺伝子の領域はin vitroもしくはin vivoで同定されていない。上流配列の500bpもしくは3kbを含有するレポーター構築物がTh1およびTh2双方の細胞で発現されることが示されている(Young,H.A.、1994.J.of Immuno.153、3603−3610)。IFN−γプロモーターもしくはイントロン中のATF−2、NF□B、AP−1およびStat4部位が機能上重要であると考えられるが、しかし組織特異的発現の原因では明らかにない(Young,H.A.、1994.J.of Immuno.153、3603−3610;Sica,A.、1997.J.Biol.Chem.272、30412−30420;Penix,L.、1993.J.Exp.Med.178、1483−1496;Penix,L.A.、1996.J.Biol.Chem.271、31964−31972)。同様に、Th1優先的なDNアーゼI高感受性部位が第一および第三双方のイントロン中で示されているとは言え、これらのイントロン中に位置する関連するシスエレメントは同定されていない(Young,H.A.ら 1994.J.of Immunol.153、3603−3610;Agarwal,S.とRao,A.1998.Immunity 9、765−775)。従って、IFN−γ遺伝子全体を含有するレポーター構築物をこれらの研究に利用した。使用したIFN−γレポーター遺伝子は上流配列の3kb、全3個のイントロンを伴うコーディング配列全体および下流の1.5kbを包含する(Xu.X.ら 1996.Science 273、794−796)。
JurkatヒトTh1リンパ腫およびマウスEL4 Th0胸腺腫中でのIFN−γ遺伝子の9kbを含有するルシフェラーゼレポーター構築物の活性を試験した。各レポーター構築物(10μg)は空のpCDNAベクターまたは完全長のT−bet cDNA、c−Maf、NFATpもしくはp65を含有するpCDNA(10μg)とコトランスフェクトした。該構築物は−400ないし−40のIL−2およびIL−4プロモータールシフェラーゼレポーターもまた包含する。
IL−2およびIL−4を産生するがしかしIFN−γを産生しないTh0マウスT細胞胸腺腫EL4をT−bet cDNA発現プラスミドおよびIFN−γ−ルシフェラーゼレポーターでトランスフェクトした(図5)。T−bet発現プラスミドの導入は空のベクター単独に比較してIFN−γ遺伝子のトランス活性化(およそ20〜30倍)をもたらした。これは2種の他の因子すなわちTh2特異的転写因子c−MafおよびTh非選択的転写因子NFATによるトランス活性化の非存在とよい対照をなした。興味深いことに、NF□Bファミリーメンバーp65は独力でIFN−γレポーターをトランス活性化しなかったとは言え、T−betおよびp65のコトランスフェクションは相乗的活性化をもたらした。
Th1特異的であることが既知のプロモーターの1領域を使用してIL−2プロモーターの検査もまた行った(Lederer,J.A.ら 1994.J.Immunol.152、77−86)。T−betはIL−2プロモーターの活性をおよそ1/10に抑制した。これはPMAおよびイオノマイシンによるプロモーターの活性化に際してとりわけ明らかであった。前のとおり、IFN−γ遺伝子の実質的トランス活性化が示された。IL−4プロモーター(図5)もしくはTNF−αプロモーターのトランス活性化に対する影響が存在しなかったため、T−bet活性はIL−2およびIFN−γ遺伝子に対し特異的であった。これらのデータは、T−betがIFN−γ遺伝子の転写を特異的に活性化しかつIL−2遺伝子の転写を抑制することを示す。
内因性遺伝子発現を検査するために、EL4細胞をT−betもしくは空のベクターで一過性にトランスフェクトし、そしてPMA/イオノマイシンでの刺激48時間後にIFN−γ産生をELISAにより測定した(図5)。上に示したトランス活性化のデータと矛盾せず、EL4細胞中でのT−betの異所性発現は測定可能なIFN−γ産生につながった一方、ベクター対照でのトランスフェクションは検出可能なIFN−γをもたらさなかった。
実施例7.初代Th細胞中へのT−betのレトロウイルス遺伝子媒介性の移入は増大されたIFN−γ産生をもたらす
上述された実験はIFN−γ遺伝子の転写制御におけるT−betの決定的な役割に強く賛成の論を唱える。
ウシコラーゲン特異的Th0ハイブリッドを、TcRで誘導可能なIL−2プロモーターの制御下でのみT−bet GFPもしくはGFPを含有するレトロウイルス構築物で形質導入した。形質導入された集団をGFPで2回FACS分取し、休止させ、そしてその後抗CD3で刺激し、そして上清を60時間に収集してELISAによりサイトカイン産生を測定した。(図6)。効果を有しなかったコントロールレトロウイルスベクターはアンチセンスT−betを包含した。
T−betがIFN−γの組織特異的発現の原因であるかどうかをさらに試験するために、非トランスジェニックおよびTcRトランスジェニック双方の初代T細胞中へのT−betのレトロウイルス遺伝子媒介性の移入を実施した。T−betおよびGFP双方を発現する2種の異なるバイシストロン性レトロウイルスを使用した。第一のものはIL−2誘導可能なプロモーターの制御下にT−betを発現し、そして第二のものはMSCV LTRの制御下にT−betを発現する。双方の構築物で類似の結果が得られた。
BALB/c CD4 T細胞を抗CD3および抗CD28により初回活性化の36時間後に感染させ、第7日に収集し、そして実験手順に記述されるとおりPMAおよびイオノマイシンでの刺激5時間後に細胞内IFN−γおよびIL−2染色を実施した。データはCD4の発現に基づきゲーティングした事象の細胞内サイトカイン(FL2)に対するGFP発現(FL1)を示す2色プロットとして示す。MBP TcRトランスジェニックマウスからの初代T細胞を6μMのMBP(Ac1−11)を使用して刺激しそしてIL−2/GFPおよびIL−2/T−bet/GFPを用いて感染を第1日に実施した。第7日に細胞をGFP発現について分取し、1日間休ませ、そしてその後PMAおよびイオノマイシンでの刺激5時間後に細胞内サイトカイン分析を実施した。
ナイーブなMBPトランスジェニックもしくは非トランスジェニックBALB/c CD4 T細胞を、記述されたとおり(Ouyang,W.ら 1998.Immunity 9:745−755)非極性化条件下にMBP 1−11および抗CD3で活性化しかつ初回活性化後第1日にレトロウイルスに感染させた。細胞を7日間培養し、そしてその後GFP発現を測定して感染した細胞の割合を決定した。GFP陽性細胞を分取し、そしてPMAおよびイオノマイシンでの追加の4時間刺激後に細胞内染色によりサイトカイン産生を測定した。
T−betでのMBP−TcRトランスジェニックおよび非トランスジェニック双方のT細胞の形質導入は、双方とも、GFP単独で形質導入した細胞に比較して、IFN−γを産生する細胞の数および細胞あたりに産生されるIFN−γの量の印象的な増大をもたらした。(図7)。
ナイーブなThp細胞は刺激後早期に大量のIL−2を産生し、これはその後極性化Th細胞中でエフェクターサイトカインIFN−γおよびIL−4により徐々に置き換えられる。極性化Th1細胞はIL−2をしかしナイーブなThpよりかなり少ない量で産生し続ける。極性化Th2細胞はIL−2の産生を遮断する。T−betで形質導入したTh細胞はGFP/RV対照で形質導入した細胞よりいくぶんより少ないIL−2を産生し、EL4細胞中でわれわれが観察したT−betによるIL−2プロモーターのトランス活性化の抑制と矛盾しない。T−betによるIL−2の抑制は、ナイーブな前駆細胞から完全に分化したエフェクター細胞への系譜の決定の駆動におけるT−betの機能と矛盾しない。
実施例8.T−betは発生中のTh2細胞中でIFN−γを活性化しかつIL−4産生を抑制する
上の実験はT−betが未分化(unskewed)のTh細胞をTh1経路に向かわせ得ることを示す。T−betは、通常はそれらをTh2経路に駆動することができる刺激の存在下で試験されてさえ、Th細胞をTh1経路に沿ってそれらの遺伝プログラムに余儀なく向かわせることができた。図8の実験において、BALB/c CD4+ T細胞をrIL−4ならびにIFN−γおよびIL−12に対する抗体の存在下で抗CD3および抗CD28で活性化し、36時間にレトロウイルス感染を実施し、IL−2で細胞を拡張し、GFP陽性細胞を第7日に分取し、そしてPMAおよびイオノマイシンでの追加の4時間刺激後に細胞内染色によりサイトカイン産生を測定した。GFP−RV単独での形質導入は13.4%のIL−4産生細胞および0.9%のIFN−γ産生体を含有した集団をもたらした(図8)。期待されたとおり、Thp細胞はこの時点で未だ完全に極性化されていない。T−bet/GFP/RVの導入は、Th1分化を阻害する条件(rIL−4および抗IL−12)下でさえ、IFN−γを産生する多数の細胞(50%)および低下された数のIL−4を産生する細胞(3.5%)により明示されるとおりThpのTh1経路への実質的な移動を生じた。従って、T−betは発生中のTh細胞をTh1経路に駆動するサイトカインにより送達されるTh2を促進するシグナルを克服し得る。
実施例9.T−betは極性化Th2細胞をTh1経路に向け直す
極性化条件下での長期刺激後にTh1およびTh2集団の可逆性が失われることが示されている。可逆性は大部分が1週間後に阻害されそして3週間後に完全に喪失される(Murphy,E.ら 1996.J.Exp.Med.183、901−913)。T−betが既に極性化したTh2細胞の純粋な集団の決定の方向を定め直し(redirect)得るかどうかを決定するために、CD4+ T細胞を上のとおり培養しそして培養第9日にレトロウイルス遺伝子形質導入を実施した。Th2極性化条件下で9日間培養したTh細胞において、対照のGFP/RVで形質導入した細胞はわずかに検出可能なIFN−γ産生体細胞(6%)を伴い事実上全部がIL−4およびIL−5産生体である(23%および11%)(図9)。従って期待されたとおりほぼ完全な極性化が起こっていた。注目すべきことに、これらの完全に極性化したTh2細胞中へのT−betの導入は、IFN−γ発現の誘導ならびにIL−4およびIL−5発現の喪失の双方により明示されるとおり極性化Th1細胞へとそれらを向け直しすなわち転換した。この転換は外因性のIL−4の存在下で起こった。完全に77%のT−betで形質導入したTh2細胞が今やIFN−γを産生した一方、IL−4およびIL−5を産生する細胞の割合はそれぞれ13%および1%に低下していた。これらのT−betで形質導入した細胞は従ってIFN−γおよびIL−4双方を産生するTh0細胞ではない。従って、T−betはTh2細胞におけるIFN−γ産生を単純に誘導していないが、しかし実際はTh2細胞を相反するTh1サブセットに再プログラムした。
実施例10.T−betはまた極性化Tc2細胞もTc1経路に向け直す
大部分の注意はCD4+ Tリンパ球に集中されていたとは言え、細胞傷害性CD8+ T細胞がIFN−γ産生(Tc1)およびIL−4産生(Tc2)サブセットにもまた分割されるかもしれないことが明らかである。完全に極性化したTc2細胞をTc1経路に向け直すT−betの能力を試験した。精製したCD8+ T細胞を従って9日間Tc2極性化条件下で培養物中で分化させて完全な分化を達成した。図10は、T−betで形質導入したTc2細胞が、T−betで形質導入したCD4 Th2細胞に類似にIFN−γを産生し(85%対15%)かつIL−4およびIL−5の産生を抑制する(それぞれ3%対34%および1%対45%)ように再プログラムされていたことを示す。従って、T−betは完全に分化したCD8+ Tc2細胞をTc1細胞に転換し得る。
実施例11.T−betはチロシンリン酸化される
T−betがチロシンリン酸化されるタンパク質であるかどうか決定するために、過バナジウム酸との0、5、10、30分間のインキュベーション後にAE7 Th1細胞からの全細胞ライセートを調製した。ライセートを抗T−bet抗血清で免疫沈降させ、SDS−PAGE(8%ゲル)により分離し、ニトロセルロースに転写しそして抗ホスホチロシンmAB 4G10でプロービングした。曝露後にブロットをストリッピングし、細片に切りかつ抗T−bet抗血清で再プロービングした。図11に示されるとおり、T−betは明らかにT細胞中でチロシンリン酸化されるタンパク質である。
実施例12.ドミナントネガティブT−bet分子の創製
T−bet DNA結合ドメイン(残基138〜327)およびショウジョウバエ(Drosophila)タンパク質engrailedのリプレッサードメインを用いてキメラcDNA分子を作成した。engrailedタンパク質は転写の強力な活性のリプレッサーである(Taylor,D.、1996.Genes Dev.10、2732;Li,J.、Thurm,H.ら 1997.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94、10885)。多量体化したTボックスコンセンサス部位/TK最小プロモータールシフェラーゼレポーター構築物を使用するin vitroでのT−bet−engrailed構築物。図12に示されるとおり、T−bet/engrailedはTボックスレポーター構築物をトランス活性化する野性型T−betの能力を5:1の比で特異的かつ有意に抑制し、また、NFATpおよびp65発現構築物によるそれぞれNFATもしくはNFkBレポーターのトランス活性化を抑制しない。
実施例13.T−betはインターフェロン−γ産生およびTh1系譜の決定に必要とされる
A.T−bet欠損マウスの生成
IFN−γ産生およびTh1系譜の決定におけるT−betの役割を決定的に取り扱うためにT−bet欠損マウスを生成した。T−bet遺伝子は、第一エキソン、上流配列の500bp、イントロン配列の1kbをネオマイシン耐性遺伝子で置き換えることによる相同的組換えにより混乱させた。標的を定められたTC1胚幹細胞クローンから生成させた生殖系列キメラ動物はヘテロ接合性マウスを生じさせ、これをその後異系交配させてT−bet突然変異に関してホモ接合性のマウス(T−bet−/−)を得た。T−bet欠損マウスが期待されたメンデル比で生まれ、そして表現型上正常かつ交配能力があった。T−bet突然変異がT−bet遺伝子を不活性化したことを確認するために、野性型同腹子対照およびヘテロ接合性もしくはホモ接合性突然変異体マウスからの休止期もしくはPMA/イオノマイシン活性化CD4 T細胞から全RNAもしくは全タンパク質ライセートを単離した。T−bet発現はT−bet−/− CD4 T細胞中でノーザンもしくはウェスタンブロット分析により検出されず、そしてT−bet+/−ヘテロ接合体で低下されたレベルで存在した。
同腹子対照およびT−bet−/−マウスからの胸腺細胞、脾細胞およびリンパ節細胞のフローサイトメトリー分析は、CD3、CD4、CD8、B220の発現においても、各末梢リンパ系器官内のリンパ球集団の組成においても異常を示さなかった。従って、T−betは正常胸腺細胞の成熟もしくは末梢器官への成熟T/B細胞のホーミングに必要とされない。
B.T−betはIFN−γ産生およびTh1系譜の決定を制御する
T−bet欠損マウスからのCD4 T細胞からのサイトカイン産生プロフィルを検査した。T−bet−/−、T−bet+/−およびT−bet+/+マウスのリンパ節からCD4 T細胞を精製して95%純粋のナイーブなCD4/Mel14 T細胞の集団を生じた。抗CD3/CD28刺激72時間後のELISAにより測定されるところの、野性型同腹子対照T−bet+/+ CD4 T細胞に比較してのT−bet−/− CD4 T細胞によるIFN−γ産生の著しい減少が観察された。IL−4産生の対応する増大がT−bet−/− CD4 T細胞中で観察された。これらの結果は、T−bet欠損細胞が中立条件(サイトカインもしくは抗サイトカイン抗体が添加されなかった)下での初回刺激の間にTh2型サイトカインを産生することを示す。
これがサイトカイン産生に対する中間的な影響であったのかもしくはTヘルパー細胞分化に対する影響であったのかを決定するために、T−bet−/−、T−bet+/−およびT−bet+/+マウスのリンパ節からCD4 T細胞を精製しそして中立条件下またはTh1もしくはTh2を誘導する条件下でTCRにより刺激してエフェクターTヘルパー細胞を生成させた。抗CD3での再刺激に際してサイトカイン産生をELISAにより測定した。T−bet−/− CD4 T細胞は、IL−4およびIL−5産生の付随する増大を伴い対照T−bet+/+ CD4 T細胞より劇的により少ないIFN−γを産生した。この影響は、Th1を誘導する条件の存在下で細胞を刺激した場合であってもみられた。再刺激に際してこれらの細胞は非常に低レベルのIFN−γを産生し、そしてIL−4およびIL−5の産生を抑制し得なかった。従って、Th1を誘導する条件下でさえT−bet−/− CD4+ T細胞はTh2系譜へとデフォルトで向かう(default)。これらの結果は、各IFN−γ産生細胞の検査を考慮するアッセイ、ICCにより確認された。これはT−betの非存在下でのIFN−γ産生細胞の数の著しい減少を示した。われわれは、T−betは中間のサイトカインの産生を制御するのみならずしかしまたTヘルパーエフェクター機能に対する大きな影響も有すると結論する。
興味深いことに、ヘテロ接合性のT−bet+/− CD4 T細胞はサイトカイン産生の中間的表現型を表した。T−betタンパク質の対応する減少を伴うT−betの1対立遺伝子の非存在が野性型細胞の約半分のIFN−γを産生する全部のCD4 T細胞をもたらしたことが可能である。あるいは、閾値レベルのT−betに対する非常に強い感受性が存在して約半数の細胞が野性型レベルのIFN−γを産生したのかもしれない。これらの可能性を識別するためにICCアッセイを実施した。Th1を誘導する条件下で細胞を7日間刺激し、その後PMA/イオノマイシンで再刺激しそして細胞内IFN−γについて分析した。これは85%の野性型Th1細胞がIFN−γ産生体であった一方で著しい減少がT−bet欠損Th1細胞で観察され(9%)かつ中間的な表現型がヘテロ接合性T細胞で観察された(46%)ことを示した。従って、IFN−γ産生の制御におけるT−betの機能は高度に投薬量感受性であり、Tbx3およびTbx5の半数体不足が遺伝的障害(それぞれ尺骨乳腺およびホールト−オーラム症候群)につながる他のTボックスファミリーの遺伝子の既知の機能と矛盾しない知見である。別の可能性は、ある種のサイトカイン遺伝子(例えばIL−2およびIL−4)について報告されたところのT−betの両対立遺伝子(biallelic)よりはむしろ単一対立遺伝子(monoallelic)発現である。
D.結論
上述されたところのT−betを欠くマウスにおける免疫系の分析は、Th1系譜の決定に必要とされる転写因子としてT−betをしっかりと確立する。さらに、これが起こる1機構はin vivoでのT−betによるIFN−γ遺伝子転写の制御であることが明らかである。T−betを欠くマウスは、着実な極性化に際してさえ特徴のTh1サイトカイン、IFN−γを産生することのCD4 T細胞の失敗により明示されるとおり、確固たるTh1区画を発生しない。多数の転写因子がIFN−γ遺伝子の制御に関与している。IFN−γプロモーターもしくはイントロン中のATF−2、NFκB、AP−1、YY1、NF−ATおよびStat部位はin vitroで機能上重要であるが、しかしIFN−γの組織特異的発現(Youngら、1994;Sicaら、1997;Penixら、1996;Xuら、1996;Sweetserら、1998)の原因でなく、またそれらはin vivoでIFN−γを選択的に制御しない。ここでわれわれはT−betがin vivoでCD4+ T細胞およびNK細胞中でのIFN−γ産生に選択的に必要とされることを示した。自己免疫および癌におけるTh1細胞の病原性の役割ならびに喘息におけるそれらの保護的役割を考えれば、これらの観察結果はヒト疾患の処置に関する明瞭な意味を有する。
実施例14.T−betは、CD4および抗原で活性化されるがしかし抗CD3で活性化されないCD8 T細胞におけるインターフェロン−γ産生および系譜の決定に必要とされる
T−betはCD4およびCD8双方のT細胞中で発現される。T−betがCD4およびCD8双方のT細胞中でのIFN−γ産生に関与しているかどうかを決定するために以下の実験を実施した。精製したCD4およびCD8 T細胞を、プレートに結合した抗CD3、抗CD28、rIL−12およびrIL−18で72時間刺激し、RNAを調製しそしてT−bet、IFN−γおよびHPRTプローブを使用してノーザンブロット分析を実施した。T−bet−/−、T−bet+/−およびT−bet+/+ LNから精製したCD8 T細胞およびCD4 T細胞を、プレートに結合した抗CD3および抗CD28で7日間刺激した。PMA(50ng/ml)およびイオノマイシン(1μM)での刺激5時間後にICC分析を実施した。抗CD3/抗CD28での再刺激24時間後にIFN−γ産生をELISAにより測定した。T−bet+/+もしくは−/−脾細胞からのCTL前駆細胞をコンカナバリンA(5μg/mlもしくはプレートに結合した抗CD3/抗CD28および100U/ml hIL−2でin vitroで5日間プライミングした(32)。第5日にMACS精製を使用するポジティブ選択によりCD8 T細胞(H−2)を精製し、そして示されたエフェクター対標的比の51Cr標識P815(H−2)同種異系標的細胞とともに4時間インキュベートした。
これらの実験の結果は、CD4 TおよびNK細胞と対照的に、T−betは、CD3およびCD28に対する抗体でT細胞受容体および共刺激性のCD28受容体を介してT細胞の他の主要なサブセットすなわち細胞傷害性CD8 T細胞を刺激する場合にこの細胞中でのIFN−γ産生の制御に関与していないことを示した。しかしながら、実施例28に記述されるとおり、T−betは抗原で活性化したCD8細胞からのIFN−γの産生を制御する。
実施例15.T−betはIgGクラススイッチングおよび病原性の自己抗体産生を調節する
Th1応答におけるその役割により、T−betが病因に関してTh1 T細胞に大きく頼る狼瘡のような全身性自己免疫症候群において決定的に重要な役割を演じているであろうことがありそうである。T−bet欠損系統をMRL/MpJ−Fas(CD95)lpr/lprマウス狼瘡系統と異系交配させて4種の遺伝子型すなわちT−bet+/+Fas+/+、T−bet−/−Fas+/+、T−bet+/+Faslpr/lpr(T−bet+lpr)およびT−bet−/−Faslpr/lpr(T−bet−lpr)の動物を生成させることにより狼瘡傾向のT−bet欠損マウスを生成した。成体6週齢の動物からの組織のフローサイトメトリー分析は、T−betが脾もしくはリンパ節中のCD4+もしくはCD8+ T細胞またはB220陽性B細胞の均衡のとれた数に対する有意の影響を有しなかったことを示した。加齢に際して、T−bet−lpr動物は、著しく低下された糸球体、間隙および血管周囲の炎症ならびに糸球体免疫複合体沈着を特徴とした免疫複合体腎疾患から保護された。また、それらは蛍光抗核抗体試験および抗DNA抗体に対する2種の試験により評価されるとおり有意により少ない体液性自己免疫を発生した。それらの血清はELISAにより評価されるところのDNAに対する低下されているものの若干の自己免疫を含有したが、しかしクリチジア属(Crithidia)免疫蛍光により評価されるところの本来の二本鎖DNAを認識することが不可能であり、T−bet−lpr動物における全身性(例えば抗ssDNA)のしかし突然変異されていない(例えば抗dsDNA)自己免疫の存在を示唆した。T−betlpr動物に比較して、T−betlpr動物は糸球体腎炎関連の死亡から比較的保護された(57%の生存、n=7対100%、n=6、それぞれ第28週で)。
驚くべきことに、T−betlpr動物は、しばしばそれらのT−betlpr同腹子よりも多く、皮膚、唾液腺および肝の浸潤物、ならびにリンパ系臓器巨大を包含するT細胞自己免疫と矛盾しない他の症状発現を発生し続けた。これらのリンパ系浸潤物は免疫組織病理学により評価されるとおり主としてT細胞よりなった。こうした知見は、このモデルにおけるTh1ドミナントT細胞の自己免疫がT−betの非存在下でほとんど無傷であったことを示唆する。T−betはCD95が無傷の動物からのナイーブなCD4 T細胞によるIFN−γの産生に必要とされたとは言え、T−betlpr T細胞はIFN−γおよびIL−4を包含する過剰のサイトカインを産生し、また、それらのT−betlpr同腹子に比較して自己の混合型リンパ球反応における類似の増殖活性を示した。
病原性の自己抗体は免疫複合体糸球体腎炎を誘導するのに必要かつ十分であり、また、T−betは活性化に際してヒトおよびマウス双方のB細胞中で誘導されるため、T−betがBリンパ球の機能で直接必要とされることがありそうである。血清レベルにより評価されるとおり、T−betは高γグロブリン血症IgG2a、IgG2bおよびIgG3(Faslpr/lpr動物で増幅される要件)のこれらの狼瘡傾向の動物における完全な発現に必要とされたが、しかしながらIgG2aレベルはいずれのFas遺伝子型からのT−bet欠損血清中でもひどく減少されていた。IgG2a免疫沈着物はT−bet−lpr動物の腎中で有意に低下された。精製したT−bet欠損B細胞は、分泌された免疫グロブリンによりアッセイされたとおりin vitroで刺激された場合にIgG2aへのクラススイッチングを完了させることが不可能であった。IgG2bおよびIgG3へのクラススイッチングは有意に低下されたが、しかしそれにもかかわらずT−bet欠損細胞中に存在した。クラススイッチングアッセイにおいてT−bet欠損B細胞が表面IgG2aを蓄積することも生殖系列もしくはスイッチ後IgG2a転写物を生成させることも可能でなかったため、これらの欠損は転写レベルで起きているようであった。逆に、T−bet欠損B細胞は過剰量のTh2関連アイソタイプIgG1およびIgEを産生した。B細胞培養物への10μg/mLまでの抗mIL−4抗体の添加がIgG2a欠損もしくはIgG1/IgE過剰に影響を及ぼさなかったため、これらの欠損はIL−4の相反しない影響から単純に生じたわけではなかった。これらの観察結果は、生殖系列の転写物のレベルでのIgG2aの調節におけるT−betの大きな役割を示唆し、そしてさらにそれをIgG1およびIgEの調節に関与させる。
T−betがIgG2aの調節を直接制御するというさらなる証拠は以下を包含する。T−bet発現プラスミドでのマウスプレB細胞リンパ腫18.81のトランスフェクションは内因性のIgG2a生殖系列の転写物を誘導した。加えて、T−betを発現するレトロウイルスでの初代T−bet欠損B細胞の形質導入はIgG2a生殖系列の転写物ならびに分泌型IgG2aを生成させる能力を賦与する。さらに、CMV初期プロモーターの制御下にT−betを発現するCMV−T−betトランスジェニックマウス系列から精製したB細胞は、in vitroでLPSおよびrmIFN−γで刺激した場合に非トランスジェニックの同腹子からのB細胞に比較して増大された量のIgG2aを産生した(490±50ng/mL対1058±120ng/mL、n=3)。T−betがIFN−γシグナル伝達経路中である役割を演じているかどうかを決定するために、CMV−T−betトランスジェニック系列をIFN−γ受容体(IFNγR)欠損背景と交配した。T−betはIgG2aの産生をこのときはIFN−γシグナル伝達の非存在下で増強することが可能であった。T−bet欠損B細胞の増殖能力ならびにIFN−γ、IL−6、IL−10およびGM−CSFを包含するB細胞活性化のいくつかのマーカーをアップレギュレートするそれらの能力はin vitroで影響を受けず、IgG転写の調節におけるB細胞の活性化状態に依存しないT−betの直接的役割をさらに示唆した。
T−betは従って、IFN−γに応答してIgG2aにクラススイッチする能力をBリンパ球に賦与する。T−betは他のIgアイソタイプの調節においてもまた重要な役割を演じ、そして従って病原性の自己抗体産生の調節において主要な役割を演じている。特定の一理論により拘束されずに転写因子としてのその役割を考えれば、T−betは、アイソタイプスイッチ組換えの前提条件として強く関係づけられている生殖系列の転写物の制御を介してクラススイッチングを調節することがありそうである。あるいは、T−betは、それがCD4 T細胞中でIFN−γについてそうするように転写もしくは組み換え因子へのIgG遺伝子座の接近可能性の媒介に参画しているかもしれない。いずれのシナリオにおいても、T−betは古典的IFN−γ関連免疫グロブリンアイソタイプIgG2aをトランス活性化するためのシグナルのメディエーターとしてはたらくが、それでもなお古典的Th2関連アイソタイプIgG1およびIgEを阻害する。T−betは外因性のIFN−γの非存在下で生殖系列の転写物を誘導することが可能である一方、IgG2aの完全な野性型レベルの産生はIFN−γシグナル伝達を必要とするようであり、T−betがSTAT1のようなIFNγR経路において別の因子と共同しているか、もしくは例えば完全な活性のためのIFNγRにより活性化されるチロシンリン酸化のようなシグナル伝達メッセージを少なくとも必要とすることを示唆する。
IgGアイソタイプのクラススイッチングの調節物質としてのT−betの同定は、それらの見かけ上非常に離れた遺伝子座の調節領域によりその研究が大きく妨げられてきたIL−4非依存性IgGサブクラスの今後の転写分析において有用と判明するかもしれない。本結果はT−betが全細胞中で内因性のIgG2a転写物をトランス活性化し得ることを示すとはいえ、それは、少なくとも18.81細胞中ではIエキソンの上流の推定のIgG2aプロモーターの3kBよりなるレポーター構築物をトランス活性化し得ない。従って、IgG2aの調節領域は、少なくともそれがT−betに関する際には極めて離れているかもしれない。本結果は従って、T−bet欠損B細胞におけるIgG2a生殖系列の転写物の完全なしかしそれでもなお選択的な非存在を考えればとりわけ重要である。比較すると、他の転写因子ノックアウトにより引き起こされるいくつかの報告された免疫グロブリンアイソタイプ免疫不全は複数のIgアイソタイプおよび/もしくは他の発生上のB細胞異常を伴う。従って、本発明はT−betをクラススイッチ機構における1アイソタイプ特異的な参画体と同定する。
実施例16.T−betは実験的大腸炎およびクローン病における粘膜T細胞活性化を調節する
クローン病および潰瘍性大腸炎はヒトにおける2つの主要な形態の炎症性腸疾患(IBD)である。クローン病は消化管中のどこでも起こり得る経壁肉芽腫性炎症を特徴とする一方、潰瘍性大腸炎は大腸に限定されるより表層的な連続的炎症を引き起こす。該疾患の病因は未知であるとは言え、連続的な病原性サイトカイン産生を伴う細菌抗原に応答しての粘膜免疫系の活性化およびマトリックスメタロプロテイナーゼの活性化が重要な病原性の役割を演じていることが示唆されている。とりわけ、Tリンパ球により産生されるサイトカインが慢性の腸炎症を開始かつ永続させるようである。興味深いことに、粘膜固有層のCD4 Tリンパ球によるサイトカイン産生がクローン病と潰瘍性大腸炎との間で異なる。前者の疾患はIFN−γおよびTNFのようなTヘルパー1(Th1)型サイトカインの増大された産生を伴う一方、後者の疾患は、IFN−γ産生は影響を及ぼされずに大量のTh2型サイトカインIL−5を産生するT細胞を伴う。Th1およびTh2双方媒介性の炎症性腸疾患において、主としてTh3細胞および調節性T細胞(Tr)の独特の1集団により分泌される免疫抑制サイトカインTGF−βが強力な保護効果を提供する。
A.クローン病を伴う患者からの粘膜固有層T細胞におけるGATA−3およびT−betの交互の発現
粘膜固有層T細胞によるサイトカイン産生の変化は炎症性腸疾患(IBD)の病因における重要な一現象として関係づけられているため、IBD患者における精製した粘膜固有層(LP)T細胞によるT−betの発現に関する一連の実験を実施した。免疫蛍光二重染色研究は、クローン病(CD)を伴う患者におけるT−bet発現LP T細胞の蓄積を示した。加えて、T−betはクローン病を伴う患者のLP単核細胞の細胞質および核双方中で強く発現された一方、対照患者および潰瘍性大腸炎を伴う患者においては核周囲領域の弱い染色のみが観察されたかもしくは染色は観察されなかったことが見出された。クローン病を伴う患者におけるT−betの増大された発現を確認するために、クローン病を伴う患者および対照患者からの精製したLP T細胞の核抽出物を単離し、そしてEMSAおよびウェスタンブロット分析によるT−betの発現を分析した。クローン病を伴う患者は対照患者に比較してより多量の核T−betを発現した。
CD患者からのLP T細胞中のGATA−3の発現もまた評価した。GATA−3発現は、結腸凍結切片上でのCD3およびGATA−3の免疫組織化学的二重染色分析により評価されるとおり、対照患者に比較してCD患者からのLP T細胞中でダウンレギュレートされていた。これらのデータは、本疾患における増大されたIFN−γしかし減少されたIL−4およびIL−5産生と関連するCDのLP T細胞中でのGATA−3およびT−betの交互発現パターンを暗示する。
B.慢性腸炎症のTh1(しかしTh2でない)媒介性の動物モデルにおけるT−bet発現の誘導
多様な動物の大腸炎モデル中のT細胞濃縮粘膜固有層単核細胞(LPMC)からの核タンパク質を単離し、そしてEMSAおよびウェスタンブロット分析によりT−bet発現を評価した。CD62L CD4 T細胞で再構成したSCIDもしくはRAGマウスにて観察されるTH1媒介性の大腸炎モデルのT細胞濃縮LP細胞中でT−betが強く発現されることが見出された。時間経過研究は、結腸中での増大したT−bet発現が大腸炎の発症前に細胞移入後約3週間で発生したことを示した。最大の発現は、マウスが大腸炎を発症し始めた細胞移入6週後に示されたとは言え、増大したT−bet発現はまたT細胞移入後12週で見られた十分に発達した大腸の炎症でも観察された。さらに、増大したT−bet発現は慢性腸炎症の2種の追加のTH1媒介性の動物モデル、すなわちIL−10欠損マウスにおける大腸炎およびハプテン試薬2,4,6−トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)により誘導される大腸炎で一貫して示された。対照的に、不変のもしくは低レベルのT−betがオキサゾロン大腸炎およびTCRα−/−μ−/−関連大腸炎;(それぞれIL−4産生T細胞およびTh2細胞により媒介されると考えられている2種の大腸炎モデル)のT細胞濃縮LP細胞中で検出された。これらの知見は、T−betが潜在的に実験的大腸炎においてin vivoで粘膜のTH1/TH2サイトカインの均衡の重要な調節物質であることを示す。
C.T−betのレトロウイルスもしくはトランスジェニック過剰発現はSCIDマウスにおいて重症のCD62L CD4 Th1 T細胞媒介性大腸炎の早期発症を誘導する
トランスジェニックもしくはレトロウイルス過剰発現技術によりin vivoでのTh1媒介性大腸炎におけるT−betの潜在的な調節的役割を決定するために、T−betレトロウイルスへの感染後のT細胞の大腸炎誘発性の潜在能力を分析した。レトロウイルスでT−betを形質導入したFACS分取GFP CD62LダブルポジティブCD4 T細胞は、体重減少曲線により評価されるとおり、対照で形質導入したCD62L T細胞で再構成したSCIDマウスに比較してSCIDマウスにおける重症の大腸炎のより早期の発症を誘導した。この表現型はT−betの過剰発現がTH1媒介性の慢性腸炎症の発生を加速することを示す。T−betトランスジェニックマウスからのCD62L CD4 T細胞の移入が野性型同腹子からのT細胞に比較してSCIDマウスにおける大腸炎活動のより早期の発生を誘導したことがさらに観察された。
D.T−betを欠く(T−betノックアウト)マウスはTh2媒介性大腸炎に対しより感受性である
T−bet遺伝子がT細胞媒介性大腸炎について相同的組換えにより不活性化されているマウスの感受性を決定するために、T細胞によるIL−4産生に依存することが以前に示されているオキサゾロン誘発性大腸炎モデルを使用してTh2媒介性大腸炎に対する変えられた感受性を表したT−bet欠損マウスを分析した。T−betノックアウトマウスは、体重曲線により)、巨視的および組織病理学的基準に基づき野性型同腹子およびヘテロ接合性T−betマウス双方に比較してオキサゾロン誘発性大腸炎に対する高められた感受性を有した。これは脾CD3+ T細胞によるIL−4産生の顕著な増大により付随された一方、これらの細胞によるIFN−γ産生は有意に変化しなかった。
IL−4産生の観察された増大が野性型とT−betノックアウトマウスとの間の差異の原因であったかどうかを決定するために、IL−4に対する抗体もしくは対照ラットIgをオキサゾロン感作後のT−betノックアウトマウスに投与した。IL−4に対する抗体はオキサゾロン処理T−betノックアウトマウスにおける組織学的な大腸炎の活動を抑制し、Th2媒介性大腸炎におけるT−betの保護的役割がIL−4産生のその直接もしくは間接的調節によることを示した。
E.T−bet欠損は、CD62L CD4 T細胞を使用する養子移入モデルにおけるTh1媒介性の実験的大腸炎から保護する
SCIDおよびRAGノックアウトマウスにおけるCD4 CD62L CD45Rbhigh T細胞の移入により誘発されるTh1媒介性大腸炎におけるT−bet欠損の影響を評価した。野性型マウスからのT−betを発現するCD4 CD62L T細胞の移入は重症の大腸炎の臨床的および内視鏡的兆候をもたらした。対照的に、T−bet−/−CD4 CD62L T細胞の移入は慢性下痢、体重減少、直腸脱および大腸炎の内視鏡的兆候を誘発することに失敗した。さらに、T−bet欠損T細胞の移入は、巨視的および組織学的基準により評価されるとおり3回の独立した実験でCD62L CD45Rbhigh CD4 T細胞で再構成したSCIDマウスにおける顕著に低下された大腸炎の活動性をもたらした。CD62L CD4 T細胞誘発性大腸炎に対するT−bet欠損のこの保護効果は、少なくともSTAT−1欠損CD62L CD4 T細胞の移入に際してみられるものと同じくらい顕著であった(組織病理学的スコア:STAT−1−/−再構成マウス:1.25+/−0.9対T−bet−/−再構成マウス:0.8+/−0.2)。T−betノックアウトT細胞再構成マウスからのLP T細胞は野性型のT細胞再構成マウスからのLP細胞に比較してより少ないIFN−γを産生し(336+/−24pg/ml対1159+/−25pg/ml)、T−bet欠損が粘膜CD4 T細胞による炎症前サイトカイン産生を抑制することを示す。興味深いことに、ヘテロ接合性T−betマウスからのCD4 CD62L T細胞は、おそらくサイトカイン遺伝子発現およびこれゆえにT細胞の大腸炎誘発性の潜在能力の制御におけるT−bet発現の閾値効果により、3回の独立した実験で大腸炎を誘発することの顕著な変動性を示した。
F.T−betは大腸炎誘発性の刺激の非存在下でT細胞濃縮粘膜固有層細胞によるIFN−γとIL−4産生との間の粘膜の均衡を制御する
T−betを欠くマウスにおける粘膜固有層の構造および粘膜固有層単核細胞(LPMC)によるサイトカイン産生を評価した。大腸炎誘発性の刺激の非存在下で、T−betヘテロ接合性およびT−betノックアウトマウスの小腸および大腸における巨視的もしくは組織学的異常は観察されなかった。T−bet欠損マウスおよび野性型同腹子からのT細胞濃縮LPMCによるサイトカイン産生を分析するために、細胞を抗CD3および抗CD28により48時間刺激し、そして培養上清中のサイトカイン産生をELISAにより測定した。2回の独立した実験は、T−betノックアウトマウスからのT細胞濃縮LPMCが大腸炎誘発性刺激の非存在下で野性型同腹子からの細胞より低レベルのIFN−γを分泌したことを示した。対照的に、T細胞濃縮LPMCによるTh2型サイトカインIL−4、IL−6およびIL−10の産生はT−bet欠損動物で野性型マウスに比較して高められた。とりわけ、T−bet−/−およびT−bet+/− LPMCによるIL−4産生は野性型同腹子からのT−betを発現するLPMCに比較して増大された(図7b)。サイトカイン産生のこれらの変化は、小腸および大腸双方からのLPMCを使用してみられ、T−betが腸免疫系全体における粘膜のTh1/Th2サイトカインの均衡の調節物質であることを示した。
T−betノックアウトマウスにおけるLPMCによる増大されたTh2サイトカイン産生がLP T細胞における活性化されたIL−4シグナル伝達についての証拠と関連したかどうかを次に評価した。ゲル遅延アッセイおよびウェスタンブロット分析の双方により示されるとおり、T−betノックアウトマウスの粘膜におけるTh2エフェクターT細胞の増大された存在と矛盾しない、T−bet欠損マウスのT細胞濃縮LPMCからの核抽出物中での増大されたGATA−3発現が存在した。
G.T−bet欠損の調節性CD62L CD4 T細胞は、Th1媒介性大腸炎において高められた保護的機能を示しかつ増大されたTGF−β産生およびシグナル伝達を表す
T細胞中でのTGF−β産生およびシグナル伝達に対するT−bet欠損の影響を決定するために、T−betノックアウトマウス中のT細胞濃縮LPMCを観察し、そして野性型同腹子からの細胞に比較して増大された量のTGF−βを産生することが示された。T細胞によるTGF−β産生は最近、慢性の腸炎症の抑制において重要な役割を演じることが示唆されたため、T−betの非存在下でのTGF−βのこの増大された産生は大腸炎におけるT−betの調節機能に重要である可能性がある。腸の炎症において、TGF−βは、CD4 CD62L T細胞と共移入される場合にSCIDマウスにおいて大腸炎の活動性を抑制することが示されている調節性CD25 CD45RBlow CD62L CD4 T細胞の独特の1集団により主として産生される。さらに、少なくとも脾において、IL−4産生T細胞は二次培養物中で大量のTGF−βを産生することが示されている。
健康なマウスからの脾CD62LおよびCD62L CD4 T細胞双方がウェスタンブロット分析により示されるとおり大量の核T−betを発現した。しかしながら、脾CD25細胞はより少量の核T−bet発現を示した。さらに、T−betノックアウトマウスからのCD62L CD45RBlow CD4 T細胞は、野性型マウスからの細胞に比較して、Smad7(T細胞中でIFN−γにより誘導されかつTGF−βのシグナル伝達を抑制する阻害性Smadタンパク質)の減少された発現を示した。一貫して、脾T−bet−/− CD62L CD4 T細胞は、高められたTGF−βシグナル伝達を暗示する、T−betを発現するCD62L CD4 T細胞に比較して増大された核Smad3発現を表した。これらの知見に基づき、T−betを発現するCD62L CD4 T細胞により誘発される大腸炎を抑制する野性型、T−betヘテロ接合性およびT−betノックアウトマウスからのCD62L CD4 Tリンパ球の潜在的調節能力を分析した。調節性CD62L CD4 T細胞およびT−betを発現する野性型マウスからのナイーブなCD62L CD4 T細胞の共移入は、in vivoでのこのT細胞サブセットの保護的役割を確認する、CD62L CD4 T細胞で再構成したマウスに比較してより少なく重症の大腸炎に至った。さらに、T−bet欠損の調節性CD62L CD4 T細胞の共移入は、野性型マウスからの調節性CD62L細胞に比較してCD62L CD4 T細胞媒介性大腸炎に対するより顕著な保護効果を引き起こした。この知見は、再構成したマウスからの粘膜固有層T細胞および再構成したマウスの脾における調節性CD4 CD25 T細胞の数の拡大によるTGF−βの増大された産生を伴った。
H.T−betは調節性T細胞におけるTGF−β産生およびシグナル伝達を制御し、また、TGF−βはT−bet発現を阻害する
IL−10もしくはTGF−βを産生する調節性T細胞は、Tリンパ球の活動性を抑制することによりTh1媒介性大腸炎における保護効果を媒介する。T−betが調節性T細胞中でのTGF−β産生およびシグナル伝達においてある役割を有するかどうかを決定するために以下の研究を実施した。組換えIL−4およびTGF−β(1ng/ml)を伴いもしくは伴わないCD3およびCD28に対する抗体の存在下で細胞を培養した。細胞抽出物を48時間後に作成しそしてウェスタンブロット分析によりT−betおよびβ−アクチンの発現について分析した。大腸炎誘発性の刺激の非存在下で野性型(WILD TYPE)、T−betヘテロ接合性(HET)およびT−betノックアウト(KNOCK OUT)マウスからのT細胞濃縮LPMCによりTGF−βが産生されるかどうかを決定するために、細胞をCD3およびCD28に対する抗体で刺激しかつ上清をELISAにより分析した。T−betが健康な野性型マウスからの脾CD25、CD62LおよびCD62L CD4 T細胞中で発現されるかどうかを決定するために、これらの細胞からの細胞質(CYT)および核(NUC)抽出物を単離しそしてウェスタンブロッティングによりT−bet発現について分析した。TGF−β媒介性のシグナル伝達がT−bet欠損CD62L CD4 T細胞中で増大されるかどうかを決定するために、野性型およびT−betノックアウトマウスからのCD62L CD4 T細胞を抗CD3および抗CD28ならびにrIFN−γで12時間刺激し、次いでタンパク質を抽出しかつウェスタンブロット分析した。細胞抽出物はSmad7発現について分析した一方、核抽出物をSmad3レベルについて分析した。CD62L CD4で再構成したマウスの炎症スコアを測定するために、野性型マウスからのT細胞ならびにT−betノックアウトマウス(KNOCK OUT)および野性型(WILD TYPE)対照マウスからのCD62L CD4 T細胞を測定した。
野性型マウスからのCD62L CD4 T細胞、およびT−betノックアウトマウス(KNOCK OUT)もしくは野性型(WILD TYPE)対照マウスからのCD62L CD4 T細胞で再構成したマウスからの脾CD4+ T細胞のFACS分析もまた実施した。最後に、血清を含まない培地中でCD3およびCD28に対する抗体で細胞を刺激することにより、上の再構成したマウスからのLPMCによるTGF−β産生を測定した。上清を3日後に収集し、次いで上清をELISAにより分析した。
前述の研究は粘膜のサイトカイン産生におけるT−betの調節性の役割を示す。とりわけ、本発明は、T−betノックアウトマウスからのCD62L CD4 T細胞が野性型マウスからの対応する細胞集団よりもCD62L CD4 T細胞誘発性の大腸炎に対するより強い保護効果を現すことを示す。T−bet欠損マウスからのCD62L CD4 T細胞は増大された核Smad3発現を表したため、この観察結果はTGF−β産生およびシグナル伝達の差異に関係する。T細胞上のその受容体へのTGF−βの結合後、Smad3はTGF−β受容体Iと相互作用し、次いでSmad3がインポーチン−1βおよびRanGTPアーゼに媒介されて核中に輸入され、ここでそれがβ標的遺伝子の発現を制御する。IFN−γは阻害性Smad−7タンパク質の合成のJak1/STAT−1媒介性の迅速な活性化によりTGF−βのシグナル伝達を阻害することが以前に示されており、それが順にTGF−β I型受容体とのSmad3の相互作用を予防し得る。さらに、Smad7は、分解のためTGF−β受容体を標的に定めるユビキチンリガーゼSmurf2と複合体を形成し得る。従って、T−bet欠損動物における脾CD4 T細胞およびT細胞濃縮粘膜固有層細胞によるIFN−γの低下された産生は、Smad7の低下された発現、次いでSmad3/4を介する増大されたTGF−βシグナル伝達を引き起こす。事実、T−bet欠損マウスからのCD62L CD4 T細胞は野性型マウスからのT細胞に比較して低下されたレベルのSmad7を発現する。
TGF−βに対する中和抗体の投与がTh1媒介性大腸炎に対するCD62L CD4 T細胞の保護能力を抑制することが知られているため、本発明は、T−bet欠損CD62L CD4 細胞の高められた調節能力が増大されたTGF−β産生およびシグナル伝達によることを示す。TGF−βがそれ自身の産生を正に調節することが示されているために、T細胞移入後にT−bet欠損T細胞の高められたTGF−β産生が増強されることがありそうである。粘膜免疫系についてのSmad3を介するTGF−β1発現もしくはTGF−β媒介性のシグナル伝達の異常の関連は、これらのタンパク質についてのノックアウトマウスがT細胞媒介性の慢性腸炎症を発症させるという観察結果により示されている。TGF−βは順に粘膜細胞中のT−bet発現をダウンレギュレートし、T細胞中でのTGF−βとT−bet間のレベルの交互の関係を示す。われわれは、TGF−βとT−betとの間の交互の関係を示唆する、活性化されたT細胞濃縮LPMCのTGF−β(しかしIL−4でない)での処理がT−bet発現を抑制したことを観察した(図13)。
要約すれば、本発明は、T−betをT細胞媒介性慢性腸炎症およびTGF−βによる保護的免疫応答の調節の支配的スイッチとして同定する。T−betは大腸炎においてTh1およびTh2サイトカイン産生を制御し、そしてそのレベルはTGF−βによりダウンレギュレートされる。さらに、T−betのダウンレギュレーションはSmad7のT−bet媒介性の活性化の失敗による増大されたTGF−βレベルを伴う。さらに、TGF−βレベルはT−betを欠くマウスにおける大腸炎と相関する。従って、T−bet機能の調節は、クローン病で観察されるようなTh1媒介性の慢性腸炎症における局所の治療的介入の価値ある標的となる。
実施例17.T−betを欠くマウスはヒト喘息と矛盾しない気道変化を自発的に発生させる
ヒト喘息は、可逆性の気道閉塞、気道炎症、気道過剰応答性(AHR)および慢性喘息においては気道リモデリングを伴う。喘息のマウスモデルはヒト疾患の特徴の多くを模倣する。これらのモデルにおいて、IL4、IL−5およびIL−13の産生が喘息様表現型の発生と関連づけられている。養子移入モデルにおいて、気道中のTh1細胞によるIFNγの高められた発現はアレルギー性疾患に対し保護するが、しかしTh1細胞の存在はTh2細胞誘発性の気道の過反応性および炎症を弱めない。
T−betが正常個体の肺およびアレルギー性喘息を伴う患者において発現されたかどうかを決定するために、T−betに対するmAbを使用する免疫組織化学を実施した。該結果は、13名の正常対照肺中でのT−betの発現、しかしアレルギー性喘息を伴う7例の患者での非常にわずかな発現を示した。連続切片中でのCD4およびT−betについての二重染色は、T−betを発現する細胞の大部分がCD4 T細胞であったことを示した。従ってT−bet欠損は喘息の表現型の多くの局面を概括する。
こうした動物が誘発された喘息の表現型の多様な局面を明示することができるかどうかを確かめたるため、T−betの標的を定められた欠失を伴うナイーブなマウス(すなわち抗原感作も攻撃もされていない)を検査した。野性型(wild type)マウスに比較して、T−betの標的を定められた欠失についてヘテロ接合性(T−bet +/−)もしくはホモ接合性(T−bet−/−)いずれのものも、麻酔されない動物において増強休止応答(pause response)(Penh)次いでメタコリンへのエアゾル曝露により測定されるとおり、より大きな気道応答性を表した。これらの知見は、卵アルブミンへの全身曝露により感作されたがしかしエアゾルのリン酸緩衝生理的食塩水で偽攻撃されたマウス(OVA/PBSと命名される)において、メタコリンの静脈内注入から生じる肺抵抗性応答を転帰指標として使用した場合に野性型マウスに比較してT−bet(+/−)および(−/−)双方のマウスが気道過剰応答性を明示したという実例により確認された。T−bet(−/−)マウスの気道の基礎での組織病理学的分析は対照の野性型同腹子と比較して好酸球およびリンパ球を伴う気管支周囲および細静脈周囲の浸潤を示した。T−bet欠損マウスは基底膜の下の線維芽細胞様細胞の増大された沈着を有した。好酸球は、IL−5の高められた回収にもかかわらずT−bet欠損マウスの気管支肺胞洗浄液中に存在しなかった。T−betタンパク質の50%減少のみを有するT−bet+/−ヘテロ接合性マウスは、T−betの完全な非存在を伴うマウスに非常に類似の表現型を表した。
T−bet−/−および+/−動物で観察される自発性喘息と対照的に、喘息の多くのマウスモデルは疾患を導き出すプライミングおよびアレルゲンへの感作のプロトコルに依存する。従って、それが野性型マウスでそうであるように、それがT−bet欠損マウスにおいて高められた気道応答性につながることができるのかどうかを決定するために、以前にOVAに感作させたマウスのOVAエアゾル攻撃を試験した。OVAに対し感作されかつエアゾル攻撃を受領するT−bet欠損マウスにおけるメタコリンの静脈内注入後に観察された肺抵抗性応答は、エアゾルOVA攻撃を受領しなかったマウスで観察されたものに類似であった。OVA/OVA曝露後に、好酸球もしくはリンパ球を伴う気道の浸潤に関してまたは気管支肺胞洗浄液の細胞組成において、野性型もしくはT−bet欠損マウスの間で差異は観察されなかった。従って、低下されたもしくは非存在のレベルのT−betを伴うマウスは、抗原刺激でさらに悪化されない自発性のアレルゲン非誘発性の喘息表現型を表す。
上皮下コラーゲン層の厚さを野性型ならびにT−bet−/−および+/−欠損動物で評価した。野性型動物においては基底膜下にコラーゲンの最小限の沈着が存在した一方、T−bet欠損マウスにおいては、基底膜下のコラーゲン層は、それが野性型マウスでそうであったよりも有意により厚かった。肥厚したコラーゲン層に加え、α−平滑筋アクチンの免疫染色により評価されるところの増大された数の気管支筋芽細胞が存在した。これらのデータは、T−bet欠損マウスの気道が慢性喘息を伴うヒトで観察されるものに類似のリモデリングを受けることを示す。
気道におけるこれらの構造的変化が野性型とT−bet欠損マウスとの間のサイトカイン発現のパターンの差異と関連するかどうかを検査した。TGF−β(組織線維症の強力な刺激物質)、TNFαおよびIl−4(喘息における気道の慢性リモデリングに関与する別の炎症前サイトカイン)が、T−betの標的を定められた欠失についてホモ接合性のマウスのBALFから増大された量で回収された。T−bet欠損はサイトカイン発現のパターンの選択的変化を誘導した。IL−10およびIL−6産生で有意の変化が観察されなかったためである。標的を定められた欠失についてヘテロもしくはホモ接合性いずれのマウスにおいても生理学的および組織学的知見が同様であったとは言え、ホモ接合性マウスのみがサイトカインの増大された産生を表した。
気道過反応性および気道炎症の原因であるT−bet欠損マウス中の細胞の同自性を多様な群のOVA感作マウスからの脾CD4+細胞の組織適合性SCIDマウスへの養子移入により検査した。マウスの肺への移入されるT細胞の局在化を高めるため、T細胞の養子移入1日前にOVAエアゾルを投与した。養子移入の翌日にOVAエアゾル曝露を開始しかつ3日間継続した。細胞移入4日後に肺の構造を評価した。対照SCIDマウスは生理的食塩水に懸濁したT細胞ではなく、生理的食塩水の腹腔内注入を受領した。野性型脾CD4細胞のレシピエントは、OVA感作を受領したがしかし攻撃されなかった野性型マウスに匹敵する気道応答性を有した。T−betを欠くCD4細胞で再構成したマウスは野性型同腹子由来のCD4細胞で再構成したマウスと比較して増大しかつOVA感作されたT−betを欠くマウスのものに類似の気道過剰応答性を示した。肺構造の測定後に収集したBALF細胞のCD4染色を実施してCD4細胞が肺に動員されたことを保証し;野性型(+/+)マウスでのCD4陽性であったリンパ球の比率は38.9%+/−2.2であり;CD4 T−bet(+/−)マウスでは39.57%+/−6.48であり;そしてT−bet(−/−)マウスでは38.5%+/−5.48であった。加えて、T−bet(−/−)マウス由来のCD4細胞で再構成したSCIDマウスの肺は野性型マウス由来の脾CD4+細胞で再構成したレシピエントマウスに比較してBALF中の増大されたIL−4、IL−5およびIL−13を表し、T−bet(−/−)マウスで観察される気道過反応性がT細胞媒介性であることを示す。さらに、IL−13に対する抗体でのT−betノックアウトマウスの処置は気道の過反応性を阻止し、T−betが作用する一機構がIL−13の産生を調節することであることを示す。
本発明は、T−betの標的を定められた欠失が、誘発された炎症応答の非存在下で、感作されたマウスにおいてアレルゲン曝露により創製されるものに類似のマウス気道における生理学的および炎症の表現型をもたらすことを示す。急性の炎症性変化に加え、T−bet欠損マウスはヒト疾患を連想させる喘息と一致した気道リモデリングを示す。珍しいことに、この表現型は自発的に存在しそして十分に発達している。アレルゲンで感作かつ攻撃される場合にT−bet欠損マウスはそれらの生理学的もしくは病理学的いずれの応答も高めることに失敗するためである。
実施例18.T−betを欠くマウスはEAE発症に対し抵抗性である
T−betを欠くマウスをEAEのマウスモデルにて評価した。ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質(MOG)は、正常動物において百日咳トキシンの存在下で脳炎誘発性T細胞応答を生成させることが可能である。T−bet−/−およびT−bet−/+マウスをミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質由来のペプチド(MOG 35−55)で免疫してEAEを誘発させた。マウスの群を25日まで追跡して臨床疾患について記述されたとおり(Bettelliら、1998.J.Immunol.161:3299−3306)評価した。簡潔には、200□gのペプチドMOG35−55(C57BL/6(H−2)マウスの脳炎誘発性エピトープである(24))、および400μgのヒト結核菌(Mycobacterium tuberculosis)H37 Ra(ディフコ ラボラトリーズ(Difco Laboratories))を補充したCFAを含有する乳剤をマウスの脇腹にs.c.で注入する。マウスを毎日観察し、そして以下の基準、すなわち0、疾患なし;1、尾を引きずる;2、後肢虚弱もしくは部分的麻痺;3、完全な後肢麻痺;4、前肢および後肢麻痺;5、瀕死状態、に従って疾患の臨床兆候について評価した。平均臨床スコアを以下のとおり計算する。すなわち、個々のスコアを加算しかつ観察の各日について各群のマウスの総数により除算し;これはいかなる疾患も発症しない動物を包含する。動物を実験の終了時もしくは疾患の最高点で殺した。図14に示されるとおり、T−bet−/+マウスは重症の麻痺に苦しめられ、この群の動物の平均臨床スコアは第45日でおよそ3であった。対照的に、T−bet−/−マウスは麻痺を発症せず;この群の動物は1未満の平均臨床スコアを有した。
2D2 MOG特異的T細胞受容体(TCR)トランスジェニックマウスをT−bet+/+およびT−bet−/−マウスと交尾させた。群のそれぞれからのマウスを百日咳トキシンで免疫してEAEを誘発させた。図15に示されるとおり、T−betを欠く動物は0.5未満の平均臨床スコアを有し、そしてこのモデルでEAEから保護された。T−betの上流に作用する別の転写因子の役割もまたEAEのこのモデルで試験した。大部分のIFN−γ応答は、Jak−Statシグナル伝達経路、とりわけタンパク質チロシンキナーゼJak1およびJak2ならびに転写因子Stat1と結びつけられる。
これらのマウスからのCD4細胞の増殖もまた検査した。CD4細胞は標準的方法を使用して抗原提示細胞としての照射脾細胞の存在下で0、1、10もしくは100μg/mlのMOG 35−55ペプチドとともに培養した。H−チミジンの取り込みを使用して細胞の増殖を測定した。CD4細胞によるIFN−γ産生を細胞内染色(Szaboら Cell.(2000 Mar 17)100(6):655−69)により測定した。
図16は、IFN−γに対し陽性に染色するCD4細胞の割合が2D2 MOGxT−bet+/+動物で33%および2D2 MOGxT−bet−/−動物で3%であったことを示す。
実施例19.T−betを欠くマウスは減弱した関節炎を示す
慢性関節リウマチ(RA)は関節を内張する膜もしくは組織が炎症を起こしたようになる(滑膜炎)関節炎の一形態である。関節の炎症は腫脹および疼痛を引き起こし、そして長い間に関節組織を破壊しかつ障害に至ることがある。RAは手、手首、肘、足、足関節、膝もしくは頸を冒す。それは通常身体の両側を同時に冒す。異常な症例では慢性関節リウマチが眼、肺、心、神経もしくは血管を冒すことがある。後期段階のRAは親指のボタン孔変形、中手指節関節の尺側偏位および指のスワン−ネック変形を引き起こし得る。T−bet欠損がTAの発症を遂げるかどうか決定するためにRAの動物モデルを使用した。6〜8週齢の雌性Balb/c対照およびT−bet−/−マウスに、尾静脈注入により抗II型コラーゲンモノクローナル抗体カクテル(Teratoら Journal of Immunology 148、2103−2108、1992;Kagariら、Journal of Immunology.169:1459)を注入してコラーゲン抗体誘発性関節炎(CAIA)を誘発させた。マウスに72時間後にLPS注入(50ないし100マイクログラム)を腹腔内投与し、そして関節炎の発症を第5および15日に評価した。bet欠損マウスは野性型対照に比較して減弱した関節炎を示した。
実施例20.T−betはCD8エフェクター/メモリー細胞の生成を調節する
CD8細胞の機能におけるT−betの役割を評価するために、Kの情況で卵アルブミンペプチド257−264を認識するTCRトランスジェニックマウスOT−1とT−bet−/−マウスを交尾させた。これらのマウスにおいては事実上全部のT細胞がCD8細胞でありかつ1ペプチドに特異的である。T−betの非存在下でのCD8細胞の数の実質的減少(およそ2/3の低下)が観察された。エフェクターCD8集団の損なわれた生成が、CD8、CD44Hi、CD62Lhi、CD69HiおよびLy6CHi細胞の減少により明示されるとおりT−bet−/−マウスで観察された。図17は野性型およびT−bet−/−マウスからの細胞で実施したFACS分析の結果を示す。
T−bet転写物がCD4 T細胞中でのようにCD8 T細胞中で発現かつ誘導されたかどうかを決定するために、IL−12およびIL−18の存在もしくは非存在下でプレートに結合した抗CD3および抗CD28を用いて72時間活性化した精製したCD8細胞からRNAを単離した(Szaboら Cell.(2000 Mar 17)100(6):655−69)。ノーザンブロット分析はT−betおよびIFN−γ双方のRNAの同等の誘導を示し、T−bet発現がCD8細胞中でのIFNγ産生と相関したことを示した。細胞傷害性CD8細胞からのIFNγ産生はこれらの細胞がウイルス感染と戦う重要な機構であり;エフェクターおよびメモリーCD8細胞は大量のIFNγを産生する。
IFN−γ産生がT−bet欠損CD8細胞中で影響を及ぼされたかどうかを決定するために、CD8 T細胞をT−bet−/−、T−bet+/−およびT−bet+/+マウスのリンパ節から精製し、そしてプレートに結合した抗CD3および抗CD28で7日間刺激した。第7日にこれらの細胞をプレートに結合した抗CD3で24時間もしくはPMA/イオノマイシンで5時間のいずれかで再刺激し、そしてIFNγ産生をELISAもしくは細胞内サイトカイン染色(ICCS)により測定した。3種の遺伝子型の間での産生されたIFNγのレベルもしくはIFNγ産生細胞の数の差異は見出されなかった。従って、CD8 Tc2細胞中へのT−betのレトロウイルス形質導入はそれらをTc1細胞に転換することが見出されたとは言え、これらのデータはT−betがこれらの細胞中でのIFNγ遺伝子転写に必要とされなかったことを示唆した。
しかしながら、より大きな生理学的刺激を使用するその後の実験でT−betの非存在がCD8+細胞中でのIFN−γ産生を低下させることが見出された。抗原およびAPCでの刺激に際して、OT−1 TCRトランスジェニックCD8+細胞はIFN−γを産生する。しかしながらT−bet−/−動物において、IFN−γ産生はほぼ完全に排除された(図18)。従ってT−betはCD8+細胞中でのIFN−γ産生に必要とされる。
ナイーブなエフェクターおよびメモリーCD8細胞は4種のマーカー、CD25、CD62L、CD69およびLy−6Cの発現により表現型で識別し得る。2種のサイトカインIL−7およびIL−15はCD8メモリー細胞の生成および恒常性を制御する。従って、IL−15およびIL−15Rノックアウトマウスは低下した数のCD8細胞を有しかつ事実上CD44hiメモリーCD8細胞を欠く。IL−15の非存在下でIL−17はメモリー応答を維持し得る。しかしながら、CD8細胞の運命、すなわちサイトカインのような細胞外刺激に対するその応答を決定する転写因子は未知である。
CD8細胞中のT−betの機能を探すためにCD8機能の2種の異なるモデルを検査した。第一のモデルにおいて、リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルスLCMVへの感染の取り扱いにおけるT−betの役割を検査した。T−bet野性型(WILD TYPE)もしくはノックアウト(KNOCK OUT)マウスをLCMVに感染させた。初期応答の第7日にTbet−/− LCMV CD8細胞をクラスI四量体染色(gp120抗原)により単離し、そして四量体染色(Altmanら 1996.Science 274:94;McHeyzer−Williamsら 1996.Immunol.Rev.150:21)により等しい数で存在しかつLCMVに感染した標的細胞のCTL溶解およびIFNγ産生により評価されるとおり機能上損なわれていないことが見出された。しかしながら、第14日までに、Tbet−/−マウスは、四量体染色およびIFN−γについての細胞内サイトカイン染色双方により測定されるとおりLCMV特異的CD8細胞の数の減少を有した。
これらの結果はT−betの非存在下でのLCMVに対する損なわれたCD8メモリー応答を示す。LCMVモデル系において、第8日に開始するエフェクター/メモリー応答の慎重な時間経過ならびに表現型マーカー、細胞数、サイトカインについてのICCSおよびCTL活性のモニタリングを実施しなければならない。得られた結果についての1つの可能性は、CD8エフェクター/メモリーの欠如がIL−2およびIFN−γを産生するTh1 CD4細胞の欠損の結果であり得たことである。MHCクラスII欠損マウスは正常のCD8 LCMV CTL応答を有するとは言えCD4細胞は免疫適格宿主におけるLCMV感染において重要である。加えて、T−betは実際にIL−2産生を抑制し、また、Tbet−/−マウスからのCD8細胞は対照CD8細胞より実質的により多いIL−2を産生する。
第二のモデルにおいて、T−betノックアウト系統をOT−1 TcRについてトランスジェニックのマウスと交尾させた。野性型およびT−betノックアウトマウスからのOT1トランスジェニックCD8細胞の数およびサイトカインプロフィルの比較において、T−betの非存在下でのCD8細胞の数の実質的減少、ならびにin vitroでのOVAペプチドおよびAPCに応答してのIL−10の大きく増大された産生が見出された。このモデルにおけるCD8細胞の表現型の検査は、T−betの非存在下でのエフェクターCD8細胞の生成の実質的減少およびIL−10のレベルの劇的な増大を示した。加えて、IL−15受容体の発現は新たに単離したOT1 CD8 T−bet−/−細胞中で変えられていない。
実施例21.T−betはエフェクターCD8細胞中でのIL−10の産生を抑制する
CD8細胞におけるT−betの1つの重要な機能は免疫抑制性サイトカインIL−10の産生の制御であるようである。T−betを欠くCD8細胞は実質的に増大されたレベルのIL−10およびIL−2を産生することが見出され、T−betがCD8細胞中のIL−10およびIL−2の抑制因子であることを示唆した(図36)。IL−10は、ミコバクテリウム属(Mycobacterium)、野兎病菌(Francisella tularensis)およびネズミチフス菌(Salmonella typhimurium)のような細胞内病原体の効果的な取り扱いの妨害において重要な役割を演じる。それがIFN−γおよびTNFαのマクロファージ活性化機能に対抗するためである。IL−10は急性ワクシニアウイルス感染症に対するIL−12媒介性の保護に拮抗し、また、樹状細胞における内因性のIL−10の抑制はTh1誘導のための抗原提示を高める。従って、T−betの発現もしくは活性を高める化合物は、IFN−γを増大させかつIL−10産生を阻害するの双方であるはずであり、病原体に対する強力な免疫応答に有利に働く。T−betがIL−10もしくはIL−2産生を抑制する機構は、CD8細胞中でのIL−10もしくはIL−2遺伝子の転写の直接の調節またはIL−10もしくはIL−2の産生を調節する遺伝子の調節によるとみられる。
実施例22.T−betはNK細胞中でのIFN−γの産生を調節する
T−betはまた自然免疫系の細胞中でのIFN−γ産生も調節する。例えば、IFN−γ産生はT−betが欠損の動物で低下している。DX5脾NK細胞をNACS精製(Szaboら 2002.Science.295:338−42)でのポジティブ選択によりT−bet−/−、T−bet+/−およびT−bet+/+マウスから精製した。IFN−γ産生をIL−12単独もしくはrIL−12およびrIL−18での処理72時間後にELISAにより測定した。IFN−γについての細胞内サイトカイン染色もまた実施した。図19はIFN−γ産生がT−bet−/+およびT−bet−/−双方の動物で低下されたことを示す。
IFN−γ産生に対するこれらの影響に加えて、NK細胞の生成はT−betの非存在下でもまた損なわれる。WILD TYPEおよびT−bet−/−動物での脾NK細胞の割合を比較した。DX5 NK細胞の割合はT−betの非存在下で50%だけ低下された(図20)。別の実験において、DX5 NK細胞の割合をRAG2−/−動物およびRag2−/−xT−bet−/−動物で検査した。RAG2はTおよびB細胞の発生の間の効率的なVからDJへの再配列に必要であり、従ってRAG2−/−動物はTおよびB細胞が欠損である。DX5 NK細胞の割合もまたRAG2−/−動物に比較してRAG2−/−xT−bet−/−動物で減少していた(図20)。
NKの細胞溶解活性もまた検査した。減少した自発性腫瘍細胞溶解がT−bet−/− NK細胞で観察された。未分画の脾細胞を図21の左図に示されるエフェクター対標的細胞比で51Cr標識NK感受性YAC−1標的細胞とともに4時間インキュベートした(Szaboら 2002.Science.295:338−42)。右図で、T−bet−/−およびT−bet+/+マウスに脾細胞単離24時間前に100μgのポリ(I:C)を腹腔内注入した。別の実験において、溶解性遺伝子の発現に対するT−betの影響を評価した。DX5 NK細胞をT−bet+/+およびT−bet−/−動物の脾から単離し、そしてrIL−12およびrIL−18の存在下で6時間インキュベートした。β−アクチンを参照として使用して溶解性タンパク質パーフォリンおよびグランザイムBをコードするmRNAの豊富さを測定した。これらの溶解性遺伝子の発現はT−betの非存在下で損なわれた(図22)。
実施例23.T−betは樹状細胞中でのIFN−γの産生を調節する
樹状細胞(DC)はナイーブなT細胞を活性化する並はずれた能力をもつ専門的抗原提示細胞である(Liu,Y.J.ら(2001)Nat Immunol.2:585;Mellman,I.ら(2001)Cell 106:255;およびBanchereau,J.ら(2000)Ann.Rev.Immunol.18:767)。それらはリンパ系および非リンパ系中に広範に分布され、そしてリンパ節中で抗原を捕捉しかつそれを多彩なペプチドとしてCD4およびCD8細胞に提示して初期免疫応答を開始するそれらの強い能力により多くの興味が刺激された。それらは実際、「天然のアジュバント」と呼ばれており、そして、現在のワクチン戦略はしばしば弱い免疫を生成させるために、あらゆるワクチン接種戦略の肝要な成分であると考えられなければならない。病原体によって始動される場合、未熟DC上で発現されるパターン認識受容体(Toll受容体)はそれらを免疫原性DCに成熟させるよう導く。ヒトおよびマウス双方のDCがTヘルパーサブセットの拡張(expansion)の駆動において異なる機能を組み込むサブセットに分割される。DCがこれを行う1機構はIL−12およびIL−10のようなサイトカインの分泌である。
樹状細胞はまたIFN−γも産生することが最近発見された(Frucht,D.M.ら(2001)Trends Immunol 22:556;Ohteki,T.ら(1999)J.Exp.Med.189:1981;Fukao,T.ら(2000)Eur J Immunol 30:1453;Hochrein,H.ら(2001)J Immunol 166:5448;Fukao,T.ら(2001)J Immunol 166:4446;Fukao,T.ら(2000)J Immunol 164:64;およびStober,D.ら(2001)J Immunol 167:957)。IFN−γは、広範に発現されるIFN−γ受容体に結合することにより作用する先天性および適応双方の免疫に不可欠な多面発現性サイトカインである(Bach,E.A.ら(1997)Annu Rev Immunol 15:563;Boehm,U.、(1997)Annu Rev Immunol 15:749)。大部分のIFN−γ応答はJak−Statシグナル伝達経路、とりわけタンパク質チロシンキナーゼJak1およびJak2ならびに転写因子Stat1に結びつけられている(Leonard,W.J.ら(1998)Ann.Rev.Immunol.16:293.)。IFN−γ、IFN−γ受容体もしくはStat1を欠くマウスの分析は、微生物病原体およびウイルスによる感染から死亡をもたらす先天性および適応双方の免疫の大きな混乱を示す(Decker,T.、(2002)J Clin Invest 109:1271;Dalton,D.K.、(1993)Science 259:1739;Durbin,J.E.、(1996)Cell 84:443;Huang,S.、(1993)Science 259:1742;Meraz,M.A.、(1996)Cell 84:431)。機能的IFN−γ遺伝子を欠くマウスにおいて、播種性結核が発生した。IFN−γシグナル伝達経路の成分中に不活性化突然変異を伴うヒトは制御されないミコバクテリウム感染症で若年時に死亡する。
IFN−γを産生しかつそれに応答する細胞が先天性および適応双方の免疫系に存する。例えば、このエフェクターサイトカインは、おそらくMHC抗原、抗原提示能力およびサイトカイン分泌をアップレギュレートすることにより、マクロファージを活性化しかつ樹状細胞をより免疫原性にする(Giacomini,E.ら(2001)J Immunol 166:7033;Remoli,M.E.ら(2002)J Immunol 169:366;Kinjo,Y.ら(2002)J Immunol 169:323;McShane,H.ら(2002)Infect Immun 70:1623)。感染および抗原提示の部位でのIFN−γ分泌を調節する分子機構を明らかにすることは従って重要な責務である。今日まで、Stat4が骨髄細胞中でのIFN−γの産生を制御することが知られている唯一の転写因子である(Fukao,T.ら(2001)J Immunol 166:4446;Frucht,D.M.ら(2000)J.of Immuno.164:4659)。
T−betが樹状細胞中でTh1細胞に匹敵するレベルで発現されかつIFN−γの至適の産生に必要であるかどうかを決定するために、以下の研究を実施した:
1.T−betを欠くマウスでのマウス樹状細胞の正常の発生および活性化
非常に少数の転写因子がDCの発生および成熟に関係している(Ouaaz,F.ら(2002)Immunity 16:257)。これらのなかで最も注目すべきはNFκBファミリーのメンバーである。最近の研究は、RelA(p65)およびP50双方のNFκBサブユニットを欠くマウスにおけるCD11cCD8aおよびCD11cCD8a双方のDCの損なわれた発生を示した。しかしながら、マクロファージの発生および分化はこれらのマウスで影響を及ぼされなかったが、但し、DCの生成におけるp50およびRelAの要件は特異的かつ細胞自律性である(Ouaaz,F.ら(2002)Immunity 16:257)。T−betはヒト骨髄および臍帯血からの幹細胞および前駆細胞中で発現されるため、それがDCの発生、分化もしくは活性化にもまた関与していたかもしれないことが可能であった。
骨髄起源のDCはGM−CSFの存在下で骨髄(BM)を培養することにより最も容易に得ることができ、また、発生の段階はMHCクラスII分子およびCD11cの表面発現を評価することにより長期にわたりモニターし得る(Lutz,M.B.ら(1999)J Immunol Methods 223:77;Inaba,K.ら(1992)J Exp Med 176:1693)。
前駆体DC(CD11cMHC IIlo)が第4日に、未熟DC(CD11chi MHC II)が第4ないし8日に、および成熟DC(CD11chi MHC IIhi)が第8ないし10日に、次いでアポトーシスが識別できる。T−betを欠くマウスの発生のいずれの段階でもDCの収量に有意差は存在せず、また、表面の表現型により決定されるところの前駆体、未熟および成熟DCの類似の比率がT−bet−/−および対照BMから得られた(図23Aに示される第8日)。
GM−CSFを含有するBM培養物は骨髄前駆細胞由来であるCD11cおよびCD11b DCの大きな集団を提供する。しかしながら、この集団は、通常二次リンパ系器官中に存しかつCD4およびCD8αマーカーの表面発現を特徴とするDC亜集団を欠く(Wu,L.ら(1996)J Exp Med 184:903;Vremec,D.ら(1997)J Immunol 159:565;Leenen,P.J.ら(1998)J Immunol 160:2166;Kamath,A.T.ら(2000)J Immunol 165:6762;Henri,S.ら(2001)J Immunol 167:741.20;Hochrein,H.ら(2001)J Immunol 166:5448)。われわれは野性型およびT−bet−/−マウスからの脾調製物中のこれらのDC亜集団を検査した。FACS分析は、CD11cならびにI−A(MHCクラスII)、CD11b、CD4およびCD8αの組合せに対する抗体での染色に基づくDC組成の明らかな変化を示さなかった(図23B)。野性およびノックアウト動物からの脾の複数の独立した調製物から類似の数のCD11c DCが単離された。
微生物の刺激、炎症前サイトカインおよびCD40Lを発現するT細胞との相互作用がDCの成熟を誘導し得る。成熟DCは、MHCIIのアップレギュレーション、共刺激および接着分子発現を特徴とする。T−betがin vivoでのDC成熟においてある役割を演じているかどうかを試験するために、多様な時間間隔の間マウスにLPSを腹腔内注入し、そしてDC成熟をFACS分析により評価した。T−bet−/−DC中でのCD86(B7−2)のアップレギュレーションは野性型マウスからの細胞に比較して正常であった(図23C)。CD80(B7−1)、CD40およびMHC IIのアップレギュレーションについて類似の結果が得られた。
これらの研究は、T−betがDCの発生、分化もしくは活性化で注目すべき役割を演じていないことを示す。
2.マウス樹状細胞中でのT−bet発現
T−bet発現はほとんど独占的にマウス発生の間の造血系に限定され、唯一の例外は嗅球である(Faedo,A.ら(2002)Mech Dev 116:157)。T−betはヒト骨髄および臍帯血中で見出される前駆細胞/幹細胞を包含する数種の血液系譜で発現される(Faedo,A.ら(2002)Mech Dev 116:157)。成体動物において、T−betの発現は主としてリンパ系器官中で明白である。T−betはTh1細胞、CD8細胞、NK細胞およびB細胞中でもまた発現され、また、他者は、ヒト単球および骨髄DC中でのT−bet発現を示している。
マウス樹状細胞およびマクロファージ中での構成的および調節されたT−bet発現を検査するため、GM−CSFの存在下で培養したBM細胞から骨髄起源の未熟DCを得た。こうした骨髄培養物は典型的に70ないし90%の間の純度範囲のDCを生じる。汚染するマクロファージもしくは骨髄前駆細胞からDCをさらに精製するためにCD11c磁性ビーズを使用し、95%以上のDCの集団をもたらした。未刺激のBM細胞中で、もしくは第8日までの発生の間の異なる日のCD11c磁性ビーズで単離した細胞からはT−bet mRNAが検出されなかった。第8日にCD11c BM由来DC細胞はIFN−γでの刺激後にT−bet mRNAの迅速なアップレギュレーションを表した(図23B)。T−betの匹敵する発現パターンがB6系統およびBALB/c系統から得られたBM由来DCで得られた。
脾DCの純粋な集団を得るために、C57Bl/6マウスからの脾細胞をCD8 T細胞およびNK細胞での汚染を回避するためCD11cおよびI−A(MHC クラスII)に対する抗体を用いてFACS分取した。こうした分取した集団は>95%純粋であった。分取したDCを組換えIFN−γの存在もしくは非存在下で多様な時間の期間培養し、そしてリアルタイムPCR分析のためRNAを単離した。これらの実験は未刺激のDC中での低レベルのT−bet発現およびIFN−γでの処理後のT−bet転写物レベルの迅速なアップレギュレーションを示した(図24A)。BM由来DCと同様に、T−bet mRNA発現は最初の1時間の間に頂点に達し、4時間まで高いまま留まり、そして8時間後に劇的に減少した(図24B)。注目すべきは、樹状細胞中でのT−bet転写物のレベルがTh1細胞中で観察されたものに非常に類似しておりβ−アクチン1分子あたり10−3ないし10−2分子のT−betの間の範囲にわたった(図24A〜B)。
IFN−γで処理されないもしくは処理した脾DCから調製した抽出物のウェスタンブロット分析により評価されるところのT−betタンパク質の発現は、IFN−γでの刺激3時間後に開始し、12時間後に頂点に達しかつ24時後に減少するT−betタンパク質の迅速な誘導を伴うRNA発現を反映した(図24C)。B6とBALB/c系統との間でT−bet発現に差異は示されなかった。3色FACS分取はCD8αおよびCD8αDC亜集団中でのT−bet発現の検査を可能にした。双方のサブセットはIFN−γでの刺激後にT−bet mRNAレベルを同様にアップレギュレートした。樹状細胞を活性化することが既知の(例えばLPS)もしくはNK細胞中でT−bet発現を増大させることが最近記述された(例えばIL21およびIL15)他の刺激はT−bet発現を誘導しなかった。
これらの研究は、樹状細胞がT−betを発現すること、およびこの発現はT細胞中で観察されたものに類似の正のフィードバックループ中でIFN−γにより制御されていることを示す。これらのデータは、ヒト単球および骨髄樹状細胞中でのT−bet発現を制御するIFN−γの能力に関するより早期の観察結果を確認し、かつ、それを多様な発生段階のマウス骨髄DCならびにマウス脾からの成熟DCまで拡大する(Lighvani,A.A.ら(2001)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 98:15137)。しかしながら種間のいくつかの重要な差異が出現した。例えば、われわれはヒト骨髄DCについて報告されたところの24時間でのT−bet mRNAもしくはタンパク質の有意の発現レベルを観察しなかった(T−bet誘導のキネティクスはマウス骨髄および脾DC中でより迅速である)。加えて、低用量のIFN−γに対するきわめて鋭敏な感受性が1ng/mlで得られたT−betの最大レベルで観察された。これは、T−bet mRNAレベルがより高濃度のIFN−γと比例して増大したヒト単球とよい対比をなす(Lighvani,A.A.ら(2001)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 98:15137)。さらに、T−bet発現はIFN−γでの処理に際してもしくはラテックスビーズの貪食作用後に、腹腔、脾もしくは骨髄いずれか由来のマクロファージ中で検出されなかった。これらの研究は、これらの細胞からのIFN−γの産生がBALB/c背景のマクロファージ中でStat4のようなT−bet以外の転写因子により制御されることを示す(Frucht,D.M.ら(2000)J.of Immuno.164:4659;Lawless、V.A.ら(2000)J.Immunol.165:6803;Kuroda,E.ら(2002)J.Immunol.168:5477)。
3.T−betは樹状細胞によるIFN−γの至適の産生に不可欠である
IL12およびIL18での72時間刺激に際してDCは10ないし300ng ml−1の間の範囲にわたるかなりの量のIFN−γを分泌する(Ohteki,T.ら(1999)J.Exp.Med.189:1981;Fukao,T.ら(2000)Eur J Immunol 30:1453;Hochrein,H.ら(2001)J Immunol 166:5448;Fukao,T.ら(2001)J Immunol 166:4446;Fukao,T.ら(2000)J Immunol 164:64;Stober,D.ら(2001)J Immunol 167:957)。今日まで、Stat4は骨髄細胞中でのIFN−γの産生を制御することが既知の唯一の転写因子である。DCおよびマクロファージ双方において、IFN−γのIL12依存性の分泌はStat4の非存在下でひどく減少される(Bach,E.A.ら(1997)Annu Rev Immunol 15:563)。加えて、Stat4−/−マクロファージは、IL−12に応答しての硝酸塩酸化物の不完全な産生を表し、そしてトキソプラスマ(Toxoplasma gondii)感染症に感受性である(Fukao,T.ら(2001)J Immunol 166:4446)。T−betはCD4 T細胞中のIFN−γ遺伝子の転写を制御するがしかし例えばB細胞中ではしないため、T−betがDC中でIFN−γの転写を制御するかどうかを研究した。
IFN−γ分泌の非常に顕著な減損がT−bet欠損B6マウス由来のBM DCで観察された。BM由来DCによるIFN−γ産生は典型的に脾DCからよりも低く、100から5000pg ml−1までの範囲にわたる(Fukao,T.ら(2001)J Immunol 166:4446;Fukao,T.ら(2000)J Immunol 164:64;Stober,D.ら(2001)J Immunol 167;957)とは言え、T−bet−/− BM DCはELISAにより測定されるとおり検出可能なIFN−γを全く産生しなかった(図25A、左図)。BM由来野性型B6 DCは100から500pg ml−1までの範囲にわたるレベルを産生した(図25A、左図)。48ないし72時間後に培養物中で死亡する脾DCと異なり、BM由来DCはわれわれがIFN−γ転写物を同様に測定することを可能にするのに十分長い時間の期間生存する。生存率はT−betおよび野性型マウスからのBM由来DCで72時間の刺激後に同様であった。リアルタイムPCR分析は、IL−12およびIL−18とともに72時間培養したT−bet−/− BM由来DC中のIFN−γ転写物の非常に顕著な減少(1/6ないし12)を確認した(図25A、右図)。BALB/c背景のT−bet−/−マウスからのBM由来DCで匹敵する結果が得られた。
同様に、IL−12、もしくはIL−12およびIL−18で刺激した脾DCの6個の独立した調製物からの40から80%までの範囲にわたるIFN−γ分泌の有意の低下がT−bet欠損において対照マウスと比較して観察された(図25A)。同様の結果がBALB/c背景のT−bet−/−マウス由来のDCで観察された。T−betは、ナイーブなTh前駆細胞中でのTh分化の非常に早期にIFN−γ遺伝子転写を調節するよう機能する。マウス樹状細胞によるIFN−γの至適の産生は3と5日との間で発生することが報告されている(Ohteki,T.ら(1999)J.Exp.Med.189:1981;Fukao,T.ら(2000)Eur J Immunol 30:1453;Hochrein,H.ら(2001)J Immunol 166:5448;Fukao,T.ら(2001)J Immunol 166:4446;Fukao,T.ら(2000)J Immunol 164:64;Stober,D.ら(2001)J Immunol 167:957)。T−betが脾DCによるIFN−γの早期産生の間にある役割を演じているかどうかを検討するために、単独もしくはIL−18と組合せでのIL−12刺激後最初の3日間のIFN−γ分泌の時間経過分析を実施し、そしてT−betの1つの重要な役割を示した(図25C)。T−betの非存在下で、脾DCは最初の24時間のIFN−γ産生の40ないし45%低下を表し、これは60ないし70%の間の範囲にわたるIFN−γ産生の減少を伴い次の48時間にわたって継続した(図25C)。IFN−γ産生のこの減損はまたBALB/cマウスからのT−bet欠損DCでも存在した。
これらの研究は、T−betがマウスDC中で発現されることおよびその発現がIFN−γにより制御されることを当該技術分野で最初に示す。従ってT−betはこの重要な細胞型によるIFN−γの至適の分泌に不可欠である。IL−12およびIL−18もしくはLPSでの刺激後のIL−12、p35およびp40サブユニット、TNFαならびにIL−1のような他のDCサイトカインの発現がT−betの非存在により影響を及ぼされなかったため、この役割はDC中でIFN−γに対し極めて選択的である。
さらに、Stat4が骨髄細胞中でのIFN−γのIL−12依存性の産生の開始に絶対的に必要とされることが明らかである一方、T−betはこのサイトカインの制御にもまた参画する。1つの可能な機構のシナリオは、Toll受容体ファミリーメンバーとの病原体の相互作用に際してDCがIL−12およびIFN−γを分泌するよう刺激されてそれによりStat1およびStat4双方のシグナル伝達経路を活性化することである。Stat1はT−betおよびStat4双方のの発現を制御し、従って同時にIFN−γの産生を最大にする。
結論として、これらの研究は、T−betが、適応免疫系においてTh1系譜の決定を制御することによるのみならずしかしまた樹状細胞中でのIFN−γ遺伝子の転写に対する直接の影響によってもI型免疫の生成に影響することを示す。T−betは従って先天性免疫系と適応免疫系との間の分子的架橋であるかもしれない転写因子である。
実施例24.ヒト結核菌(Mycobacterium tuberculosis)のマウスモデルにおけるT−betの役割
ヒト結核菌(Mycobacterium tuberculosis)および野兎病菌(Francisella tularensis)に対する感受性は近交マウス系統でかなり変動する(高度に感受性から中間ないし比較的耐性までの範囲にわたる)。T−betを過剰発現するトランスジェニックマウスを製造しかつC57BL6背景で特徴づけし、そして感染のモデルにおけるその機能を最良に評価するために比較的耐性の系統C57BL/6のT−bet欠損系統の数世代と戻し交雑した。T−betが無発病性および有毒性双方の細菌株に対する耐性を提供する機構を、T−bet過剰発現体、および多様な細胞集団例えばCD4もしくはCD8 T細胞、NKおよび樹状細胞を欠く欠損マウスを利用することにより探究した。T−betノックアウトおよび過剰発現体系統はC57BL/6およびBALB/c双方の系統で広範囲に戻し交雑した。
ヒト結核菌(Mycobacterium tuberculosis)への感染におけるT−betの機能を試験するために、2群のマウス(T−betノックアウトおよび野性型同腹子)を標準用量の有毒性MTB(100,000CFU)に静脈内で感染させ、そしてそれらの生存をモニターした。結果は以下の通りであった。死亡までの時間(TTD)(日数(±SD)):T−betノックアウト(4マウス)=41(±0.8)、野性型(3マウス)=106(±36)、p<0.02。比較のため、その実験での非常に感受性の系統のマウス(C3HeB/FeJ)のTTD=26(±1.2)およびHcB15(別の感受性系統)のTTD=34(±2.4)。さらなる比較のため、これまで同定された最も高度に感受性の系統すなわちB6背景のIFNγノックアウトマウスは、同一実験条件下で通常15日以内に死亡した。
感染後第41日に、3匹のT−betノックアウトマウスの器官を死亡の時点もしくは瀕死状態(1マウス)で1匹の野性型マウス(殺した)と一緒に収集し、そして組織病理学、細菌の抗酸染色およびiNOS発現研究を実施した。T−betノックアウトマウスのマクロファージ1個あたりより多数の抗酸細菌が見出されたが、しかしながら大部分の感受性の系統のマウスでしばしばみられる肺炎もしくは壊死病変いずれも観察されなかった。
要約すれば、T−betノックアウトマウスはヒト結核菌(Mycobacterium tuberculosis)への感染に対しそれらの野性型同腹子対照より明らかにより感受性であった。T−betの非存在により賦与される感受性の程度はIFNγ欠損マウスと比較して中間的である。IFNγノックアウトと比較して保持される有意の程度の保護は、T−bet−/− CD8細胞による残余のIFNγ産生によるかもしれない。
実施例25.TecキナーゼによるT−betのリン酸化
T−betタンパク質はリン酸化される。T−betをリン酸化するキナーゼはチロシンキナーゼのTecファミリーの1メンバーとして同定されている。ITKおよびRlk/TxkがT細胞中で発現されるチロシンキナーゼの支配的なTecファミリーである。図26はTecファミリーメンバーの保存された構造を示す。Tecファミリーキナーゼはサイトカイン分泌において重要であることが示されている。Rlk/tkkはThy特異的でありかつIFN−γ産生の制御である役割を演じている。Itk−/−マウスは低下されたIL−4産生を有する一方、rlk/itk−/−マウスは減少されたTh1およびTh2サイトカインを示した。RIBPはrlkおよびitkを結合するアダプタータンパク質である。RIBP−/−マウスは減少されたIFN−γおよびIL−2を表す。
ITKおよびRlk/txk双方のキナーゼがin vitroでT−betをリン酸化することが見出されている。ヒトT−betの予測されるチロシンリン酸化部位を図27に示す。修飾された形態のT−betタンパク質を作成しそしてin vitroキナーゼアッセイで基質として使用した(図28)。ITKおよびRlk双方がin vitroキナーゼアッセイでT−betのN末端およびC末端をリン酸化したがしかしDNA結合領域はしなかった(図29)。
Tecキナーゼの重要性をさらに示す、T−betの減少されたチロシンリン酸化がITKノックアウト動物で観察された。B6、Balb/C、ITKノックアウトおよびRLKノックアウト動物からのT細胞からT−betを免疫沈降させた。免疫沈降物のウェスタンブロットを抗ホスホチロシン抗体もしくは抗T−bet抗体いずれかでプロービングした。図30に示されるとおり、T−betはITKノックアウト動物からのT細胞中に存在するとは言え、該分子のチロシンリン酸化は減少される。対照的に、T−betはRlkノックアウトT細胞中で過剰リン酸化され(hyperphosphorylated)、T−betチロシンリン酸化の阻害におけるRlkの役割を示す。
実施例26.T−betの非存在下の増大されたT細胞
T調節性(T)細胞は末梢寛容の誘導に不可欠である。CD25を構成的に発現しかつ直接の細胞と細胞の相互作用を介して免疫応答を抑制するCD4(+)T細胞、ならびにインターロイキン(IL)−10およびトランスフォーミング増殖因子(TGF)−βの分泌を介して機能するI型T調節性(T1)細胞を包含するいくつかの型のT細胞が存在する。CD25(+)CD4(+)T細胞クローンにより媒介される抑制は部分的にTGF−βに依存するがしかしCD25の構成的高発現に依存しない。T細胞はT−betの非存在下で増大される。CD4+/CD25+ T細胞の割合をT−bet+/+、T−bet+/−およびT−bet−/−マウスでFACS分析により測定した。図31に示されるとおり、T−bet+/+動物はおよそ3%のT細胞を有し、T−bet+/−動物はおよそ20%のT細胞を有し、そしてT−bet−/−動物はおよそ38%のT細胞を有する。
実施例27.T−bet発現はIFN−γシグナル伝達経路により制御される
以下の材料および方法を実施例26で使用した:
マウス、抗体およびサイトカイン。
BALB/c背景で5世代戻し交雑したT−bet−/−マウスは本明細書に記述される技術を使用して生成させた。BALB/c、129、STAT−/−およびIFNγR1−/−マウスはジャクソン ラボラトリー(Jackson laboratory)から購入した。
モノクローナル抗CD3(2C11)、抗CD28、抗IL4、抗IFN−γ、抗IL−12およびrmIFN−γは全部ファーミンゲン(Pharmingen)から購入した。抗IL−18、rmIL−18はペプロテック(Peprotech)から購入した。
CD4 T細胞精製およびTh分化
頸部、腋窩、鼡頸部および膝窩リンパ節を単離しそして40μmフィルターを通過させた。CD4 T細胞はMACS精製(ミルテニイ バイオテック(Myltenyi Biotech))を使用するポジティブ選択により精製した。in vitro活性化のために、1×10/mlのT細胞を完全培地(10%ウシ胎児血清(ハイクローン ラボラトリーズ(HyClone Laboratories))、Hepes(100mM)、L−グルタミン(2mM)、非必須アミノ酸、ピルビン酸ナトリウム(1mM)、β−メルカプトエタノール(50μM)、ペニシリン(50単位/ml)、ストレプトマイシン(50μg/ml)を補充されたRPMI 1640に再懸濁し、そして100U/ml rhIL−2の存在下にプレートに結合した2μg/mlの抗CD3および2μg/mlの抗CD28で3日間刺激した。その後細胞を完全培地中で1:4に分割しかつ100U/ml rhIL2の存在下で4日間培養した。図の説明で示されたとおりTh1およびTh2分化を誘導するために、上の培養物はTh1細胞発生のため(10ng/ml rIL−12および10μg/mlの抗IL−4)もしくはTh2細胞発生のため(10ng/ml rIL4、10μg/mlの抗IFN−γおよび10μg/mlの抗IL−12)を包含した。
ELISAおよび細胞内サイトカイン染色
初回刺激後第7日に1×10細胞を2□g/mlのプレートに結合した抗CD3で再刺激した。上清をELISAのため24時間後に収集した。サイトカインは、2μg/mlのプレートに結合した抗IFN−γ、抗IL−4および抗IL−5抗体(ファーミンゲン(Pharmingen))との4℃で一夜インキュベーションの間に捕捉され、その後二次ビオチニル化抗体(ファーミンゲン(Pharmingen)およびアビジンを結合したアルカリホスファターゼ(シグマ(Sigma))で連続的に標識した。ホスファターゼ基質(シグマ(Sigma))中でのインキュベーション後にサイトカインレベルを405nmで標準(ペプロテック(Peprotech))に対し測定した。細胞内サイトカイン染色のために、最後の3時間モネンシン(3μM)の添加を伴いPMA(50ng/ml)およびイオノマイシン(1μM)で6時間、細胞を再刺激した。その後細胞をPBSで洗浄し、4%パラホルムアルデヒド中で固定しそして0.1%サポニン/1%FBS/PBS中で浸透化した。染色は、PE結合抗IFN−γ(ファーミンゲン(Pharmingen))およびFITC結合抗CD4を用いて実施し、そして記述された(Szabo,S.ら 2000 Cell 100:655−69)とおりFACS Caliburを使用するフローサイトメトリーにより分析した。
リアルタイム転写物定量
CD4 T細胞を単離しかつ示されたサイトカインIL−12(10ng/ml)IFN−γ(500U/ml)IL−4(10ng/ml)もしくはサイトカイン中和抗体(10μg/ml)の存在下で上述されたとおり刺激した。細胞(反応あたり5×10)を2ml培地中で刺激し、そして3、6および24時間に収集した。RNイージー(RNeasy)(キアゲン(Qiagen))を使用して全RNAを単離し、そしてスーパースクリプト(Superscript)第一鎖合成系(インビトロジェン(Invitrogen))を使用する逆転写にかけた。ABI 7700配列検出器を使用してT−betおよびIFN−γ転写物を定量し、そしてハウスキーピング遺伝子GAPDHに相対的にプロットした。使用したプライマーおよびプローブは以下のとおりであった:IFN−γ順5’TCAAGTGGCATAGATGTGGAAGAA3’、IFN−γ逆
5’TGGCTCTGCAGGATTTTCATG3’、IFN−γプローブ
5’TCACCATCCTTTTGCCAGTTCCTCCAG3’、T−bet順
5’CAACAACCCCTTTGCCAAAG3’、T−bet逆
5’TCCCCCAAGCAGTTGACAGT3’、T−betプローブ
5’CCGGGAGAACTTTGAGTCCATGTACGC3’、GAPDH順
5’TTCACCACCATGGAGAAGGC3’、GAPDH逆
5’GGCATGGACTGTGGTCATGA3’、GAPDHプローブ
5’TGCATCCTGCACCACCAACTGCTTAG3’。
(Cytokine、11(4):305−312;Immunity、14:205−215)。
ノーザンおよびウェスタンブロット分析
全RNAはRNイージー(RNeasy)(キアゲン(Qiagen))を使用してCD4+ T細胞から単離し、そして10□gの各サンプルを1.2%アガロース6%ホルムアルデヒドゲル上で分離し、20×SSC中でジーンスクリーン(GeneScreen)メンブレン(NEN)に一夜転写し、そしてUVストラタリンカー(Stratalinker)(ストラタジーン(Stratagene))を使用して共有結合した。ブロットのハイブリダイゼーションは、放射標識T−bet、HPRTもしくはGAPDH cDNAプローブを使用して記述された(Hodge,M.ら 1996.Immunity 4:1−20;Hodge,M.R.ら 1996 Science 274:1903−1905)とおり42℃で実施した。全細胞抽出物は記述された(Gouilleuxら、(1994)EMBO 13(18):4361−9)とおり調製した。抽出物を10%PAGEにより分離し、次いでニトロセルロースメンブレンに電気転写し、そしてT−betに特異的なポリクローナル抗血清、次いでワサビペルオキシダーゼ結合ヤギ抗ウサギIgGでプロービングし、そして製造元の説明書(アマーシャム(Amersham))に従って化学発光を高めた。
T−bet発現は主としてIL−12R/STAT4経路でなくIFN−γ/STAT1シグナル伝達経路により制御される。このシグナル伝達様式は、早期のTCR活性化の間にIFN−γとT−betとの間に正のフィードバックループを組み立て、それが抗原活性化されたThp細胞をTh1経路まで進ませる。従って、初期TCR刺激の間のIL−4とIFN−γとの間の均衡はTヘルパー細胞の運命に対する大きな影響を有する。IL−12は初期Th1分化のより後の段階で必要とされる一方でTh1系譜の誘導の初期段階に寄与してはいないようである。一緒にすれば、われわれのデータは、STAT1、T−betおよびSTAT4がまるで異なったかつ決定的に重要な役割を演じている別個のTh1発生期が存在することを示唆する。T−betは、早期IFN−γ産生を巻き込む自己増強性フィードバックループによるTh1系譜の決定、次いで決定されたTh1細胞のSTAT4による増殖および安定化を指図する。
IFN−γ、IL−18およびTCCRのような数種のサイトカインおよびサイトカイン受容体がTh1分化の代替経路もしくはIL−12誘導性のTh1発生の増強に関係づけられている(Okamura、1995 Nature.378:88;Schmitt、1994.Eur.J.Immunol.24:793;Robinson Dら (1997)Immunity 7:571−81;Macatonia SEら(1993).Int.Immunol.5:1119−28;Chen Qら(2000)Nature 407:916−20)。IFN−γは免疫応答の間に不可欠の役割を演じ、そして大部分の細胞型上に存在する2本の鎖IFN−γR1およびR2より構成されるIFN−γ受容体に結合することによりその効果を発揮する(Bach EAら(1997)Annu Rev Immunol 15:563−91;Boehm U、Klamp Tら(1997)Annu Rev Immunol 15:749−95)。しかしながら、Th1分化のIFN−γの促進の部位および機構は不明確なままである。本実施例は、T−bet発現がIL−12R/STAT4経路でなくIFN−γR/STAT1シグナル伝達経路により主として制御され、IFN−γの初期供給源は抗原活性化されたCD4 T細胞それ自身から発することを示す。従って、T−betは早期IFN−γ産生を巻き込む自己増強性フィードバックループによりTh1系譜の決定を制御する。
早期T−bet発現はIFN−γを必要とする
Th1分化およびIFN−γ産生の促進にいくつかのシグナル伝達経路が関連づけられている。これらはMHC:抗原複合体ならびにサイトカインIL−12、IL−18およびIFN−γによるT細胞受容体の誘導を包含する。Th1分化におけるT−betの中心的役割を考え、われわれはこれらのシグナルのいずれかがT−bet発現を誘導する原因であるかどうかを決定することを試みた。
BALB/cマウスからの精製したCD4+リンパ節T細胞を2μg/mlのプレートに結合した抗CD3で48時間および抗CD28で72時間刺激した。指定される場合はIL−12(20ng/ml)、IL−18(20ng/ml)、IFN−γ(500U/ml)、抗IFN−γ(10μg/ml)、抗IL−12(10μg/ml)、抗IL−18(10μg/ml)を添加した。RNAを調製し、そしてプローブとしてT−bet、IFN−γ GATA3およびHPRT cDNAを使用するノーザンブロット分析にかけた。この分析は、TCR/CD28経路によるシグナル伝達単独でT−bet発現を誘導するのに十分なようであり、IL−12の包含がこの発現をわずかに増強させたことを示した。しかしながら、これらのCD4 T細胞培養物中へのIFN−γに対する抗体の包含はT−bet発現の劇的な喪失をもたらした一方、IL−12およびIL−18双方に対する抗体はT−bet誘導を阻害することに失敗した(図32)。これらの細胞からのIFN−γ発現はT−bet発現と並行した。T−betと対照的に、Th2特異的転写因子GATA−3は抗IFN−γ処理により増大されかつIL−12処理により抑制された。これらのデータは、初回刺激の間のT−betならびにIFN−γの発現が主としてIFN−γに依存することを示唆する。IL−12での刺激後のT−betの控えめな増大はIFN−γ発現を増強するIL−12の能力に従属的であるとみられる(下を参照されたい)。
T−bet転写の初期のキネティクスを評価するために、T−betおよびIFN−γ mRNAのリアルタイムPCRを実施した。前のとおり、CD4リンパ節T細胞をIFN−γ、IL−12、IL−4もしくはこれらのサイトカインに対する中和抗体の存在下に抗CD3/CD28で3、6および24時間刺激した。上のデータと矛盾せず、T−bet転写物がTh1分化に関与するシグナルにより誘導された。際だったことに、抗体IFN−γの存在下で刺激した細胞は有意のレベルのT−betを産生することに失敗した。この阻害はTh1を促進するサイトカインIL−12の存在下でさえ観察された。興味深いことに、これらの初期の時点(刺激後3および6時間)では、IFN−γ mRNA発現の誘導はT−bet発現の阻害にもかかわらず抗IFN−γ処理により影響を受けなかった。さらに、この早期のIFN−γ発現はTh1もしくはTh2いずれの誘導条件によっても影響を受けず、Grogenら(Immunity(2001)14:205−15)による最近の研究と矛盾しない結果であった。
しかしながら、抗IFN−γ抗体の存在下での24時間の刺激によりIFN−γ mRNAは減少し始め、そして48時間までにIFN−γおよびT−bet双方の転写物が存在しなくなった(図32)。従って、T−bet発現のためのIFN−γおよび持続性のIFN−γ発現のためのT−betへの依存性は、自己増強性フィードバック機構がIFN−γとT−betとの間に存在しているかもしれないことを示唆する。
T−bet発現はIFN−γ受容体から発するシグナルの下流にある
サイトカインシグナル伝達およびCD4 Tヘルパー細胞の分化におけるSTATファミリーメンバーの重要性は十分に報告されている(Murphy KMら(2000)Annu.Rev.Immunol.18:451−94;O’Garra Aら(2000)Trends in Cell Biology 10:542−50)。STAT4およびSTAT6を欠くマウスはそれぞれ有意のTh1およびTh2応答を装備することに失敗する(Kaplan MHら(1996)Nature 382:174−7;Thierfelder WEら(1996)Nature 382:171−4;Shimodaら(1996)Nature 380(6575):630−3;Takedaら(1996)Nature 380(6575):627−30)。加えて、IFN−γはSTAT1によりシグナルを伝達し、これはTh1媒介性免疫応答の生成において決定的に重要な役割を演じている。従って、これらのシグナル伝達分子がT−betおよびIFN−γ発現の協調に関与するかどうかをはっきりと決定するための実験を実施した。CD4リンパ節T細胞をIFN−γ R−/−、STAT1−/−およびSTAT4−/−マウスから単離し、そしてプレートに結合した抗CD3/CD28+IL−2(100U/ml)(中立)で、またはTh1(IL−12および抗IL−4)もしくはTh2(IL4、抗IFN−γおよび抗IL−12)誘導条件下で72時間刺激した。RNA(第3日に)もしくは全細胞ライセート(第3日および第6日に)を調製し、そしてプローブとしてT−bet、IFN−γおよびHPRT cDNAを使用するノーザンブロット分析もしくはSDS−PAGE(10%)およびその後のウェスタンブロッティングのいずれかにかけた。T−betタンパク質は抗T−betポリクローナル抗血清、次いでHRP結合ヤギ抗ウサギIgG(サンタ クルズ(Santa Cruz))およびECL基質(アマーシャム(Amersham))を使用して検出した。野性型細胞において、期待されたとおり、T−betおよびIFN−γ mRNA発現はTh1条件下で刺激されたT細胞に限定された。興味深いことに、全3種の欠損遺伝子型において、IFN−γ mRNA発現はこれらの細胞をTh1条件下で刺激した場合に劇的に低下した。これらの同一のTh1条件において、T−bet発現はSTAT1およびIFN−γ R1欠損T細胞中で顕著に低下されたが、それでもなおSTAT4欠損細胞は野性型対照に匹敵するT−betレベルを表した(図33)。刺激3日後にT−betタンパク質発現をウェスタンブロット分析により検査した場合に同一のパターンが観察された。培養物中で6日後のみにSTAT4−/− T細胞がT−bet発現の低減を示し始めた。これらのデータはSTAT1を介するIFN−γ受容体から発するシグナルがT−bet発現の誘導に必要である一方、STAT4経路によるシグナル伝達はこの早期のT−bet誘導に必要とされないことを明白に示す。STAT4欠損T細胞中でのT−bet発現の後期の低減はこれらの培養物中でのIFN−γの低下されたレベルによることがありそうである。STAT4欠損細胞中での低下されたIFN−γレベルは、STAT4の重要な役割がTh1応答の発生中に高レベルIFN−γ産生を持続することであるかもしれない。
T−bet−/−およびSTAT1−/− CD4+ T細胞中での損なわれたIFN−γ発現
T−bet発現の誘導におけるIFN−γおよびSTAT1の役割を確立したので、STAT1もしくはSTAT4のいずれかを欠く細胞に対してT−betを欠く細胞のTh1分化能力およびサイトカインプロフィルを比較した。さらに、多数の研究がTh1発生におけるSTAT4の肝要な役割を示している(Murphy KMら(2000)Annu.Rev.Immunol.18:451−94)一方、STAT1の類似の分析が欠けている。CD4+ T−bet−/−、STAT1−/−およびSTAT4−/− CD4リンパ節T細胞の初代培養物を単離し、そしてプレートに結合した抗CD3/CD28+ IL−2(中立)もしくはTh1誘導条件の付加で刺激した。培養物を第3日に追加のIL−2で拡張させた。第7日に細胞を洗浄し、再刺激しそしてサイトカイン産生をICCおよびELISAによりアッセイした。ICCのために、最後の3時間の間モネンシンの添加を伴いPMA/イオノマイシンで細胞を6時間再刺激した。ELISAのためには、プレートに結合した抗CD3で細胞を24時間再刺激し、そして培養上清をIFN−γについて分析した。C.T−bet欠損T細胞からの増大されたIL−4およびIL−5産生。T−bet−/−、STAT1−/−およびSTAT4−/−ならびに野性型対照からCD4+ T細胞を単離し、そして中立、Th1もしくはTh2条件下で活性化した。第7日に細胞を再刺激しそしてELISAによりIL−4およびIL−5産生についてアッセイした。これら3種の遺伝子型の比較は、IFN−γ産生およびTh1発生におけるT−betおよびSTAT1の基礎的な役割を明瞭に具体的に説明する。最も劇的には、中立条件下で、ICC染色はT−bet−/−およびSTAT1−/−集団中で非常に少ないIFN−γ産生細胞を示した一方、STAT4−/− T細胞中では野性型対照と比較してIFN−γ陽性細胞の割合に差異は存在しなかった(図34)。Th1極性化(skewing)条件下での刺激後に、各欠損はIFN−γ陽性細胞の減少された割合を表し、最大の減少はT−bet−/−およびSTAT1−/− T細胞で観察された(図35A)。培養上清中のIFN−γレベルのELISA測定はICC染色に匹敵する結果を示した。
これらの培養物中でのTh2サイトカイン産生の分析を実施してT−bet−/−、STAT−/−およびSTAT4−/− T細胞の発生中のTh表現型をさらに特徴づけした。Th2条件下で各遺伝子型は野性型対照に匹敵する量のIL−4およびIL−5(ELISAにより測定されるところの)を産生した。T−bet欠損T細胞は、野性型対照と比較して中立的およびTh1双方の条件下で顕著により高いIL−4およびIL−5を産生した。加えて、中立的およびTh1条件下でSTAT1欠損T細胞は野性型に比較して増大されたIL−4産生を示した。対照的に、STAT4欠損細胞は中立的もしくはTh1いずれの条件下でも野性型と比較してIL−4もしくはIL−5いずれの産生の差異も示さなかった。一緒にすれば、これらの研究は、豊富なIFN−γ産生およびTh2サイトカインの抑制を特徴とする至適のTh1応答がT−betおよびSTAT1双方の存在を必要とすることを示す。
IFN−γをSTAT4−/−およびT−bet−/−二重ノックアウト動物でもまた測定した。上のとおり、図35Bは、STAT4およびT−betノックアウト動物からのTh1細胞が低下したIFN−γ産生を表し、T−betノックアウトが最大の減少を示したことを示す。STAT4/T−bet二重ノックアウトはしかしながらIFN−γ産生のなおより大きな低減を示した。
これらのデータは、STAT1、T−betおよびSTAT4が別個の役割を有するTh1細胞の別個の発生期が存在することを示す。IL−12/STAT4ではなくIFN−γ/STAT1がT−bet発現の主要調節物質である。IFN−γを初回刺激の間に中和した場合は、T−bet発現が喪失されかつ細胞はTh1系譜に完全に決定することに失敗した。これらの研究は、IFN−γのその後の産生がそうであったようにT−bet発現が大きく減少したことを示したSTAT1−/−およびIFNγR1−/− T細胞を使用する実験で確認された。
Th1の発生はSTAT4−/− T細胞中で大きく損なわれたとは言え、T−betの早期発現は損なわれなかった。当初、この観察結果はTh1分化におけるSTAT4およびT−bet双方の中心的役割を考えれば逆説的に思われた。しかしながら、中立的な(Th1を促進する刺激の付加を伴わない)条件下で刺激したT−bet、STAT1およびSTAT4欠損T細胞の分析が1つの説明を提供し得た。IFN−γ産生はSTAT1−/−およびT−bet−/−双方のT細胞で本質的に非存在であった一方、STAT4−/−細胞は野性型対照に匹敵するIFN−γレベルを生じた。この結果はSTAT4がIFN−γ産生を直接誘導するのに必要でないことを示唆する。従って、Th1発生におけるSTAT4の中心的役割は、Th1応答の間に産生されるIFN−γの量を増強しかつ安定化するSTAT4の能力に帰されるかもしれない。
Locksleyらは、TCR/CD28の会合直後に、ナイーブなThp細胞がSTAT4およびSTAT6に独立にIL−4およびIFN−γ双方の転写物を発現することを示した(Grogan JLら(2001)Immunity 14:205−15)。本実施例はこれを裏付け、そして、初期IFN−γ発現もまたT−betに依存しないことを示す。その後、数時間以内にThp細胞は第二のサイトカイン依存性の決定期に入る。ここで、われわれは、T−bet発現がTh1の発生を支援するのに必要でありかつIFN−γR/STAT1シグナル伝達経路から発するシグナルに頼ることを見出す。この第二相の間は、IFN−γ産生が維持される一方、発生中のTh1細胞中でのIL−4産生が静められる(Grogan JLら(2001)Immunity 14:205−15)。
いずれかの特定の機構により束縛されることを願わず、T−betはIFN−γ対立遺伝子のクロマチンリモデリングを開始することによらずしかしおそらく既に開放の(open)IFN−γ遺伝子座を安定化することによりこの段階でIFN−γ産生を増強するとみられる。T−betはまたIL−12Rα2鎖の発現も誘導してTh1発生を第三のIL−12/STAT4依存性の段階に入らせるかもしれない。ここでIL−12は産生されるIFN−γのレベルを至適化しかつ/もしくは決定されたTh1細胞(すなわち機能的IL−12R複合体を発現するもの)の増殖因子としてはたらく。
一緒にすれば、これらのデータはこの早期のサイトカイン発現がTh細胞分化の確率論的局面でありうることを示唆する。従って、各Thp細胞はIL−4およびIFN−γ双方を発現する一方で、それらは正確に同時に発現されないかもしれない。サイトカイン転写の初期の突発の間に、どのサイトカイン遺伝子が最初に発現されかつ2つの対立遺伝子のどちらが最初に発現されるかに関して自由裁量であるかもしれない。
このモデルは、この最初の確率論的段階の結果が、IFN−γおよびT−betもしくはIL−4およびGATA3を巻き込む自己増強性フィードバック機構により個々のThp細胞の運命の指図において重要な役割を演じていることを提案する。例えば、ナイーブなThp細胞がTCR/CD28を介して刺激されそしてIFN−γ発現を無作為に開始するかもしれない。分泌されたIFN−γがその後そのナイーブなThp細胞上に存在するIFN−γRに作用してT−betを誘導し、それが順により多くのIFN−γ、次いでより多くのT−betの発現を支援する。いずれかの時点でIL−4遺伝子が無作為に発現され、そして分泌されたIL−4がその同一のナイーブな細胞上で発現されたIL−4Rに結合し、それがGATA3発現を誘導する。しかしながら、この点でGATA3はIFN−γ発現の最初の確率論的行動により当初確立されるT−betの勾配を克服することが可能でないかもしれない。この段階で、T−betはGATA3発現を抑制することによりIL−4およびIL−5発現を阻害するかもしれない。加えて、発生中の応答において、IL−12Rα2鎖が発現されてIL−12がTh1細胞を発生させるための増殖因子として作用しかつ/もしくはIFN−γレベルを増大させるように作用することを可能にする。従って、早期のIFN−γおよびT−betはTh1発生、次いでTh1系譜の決定を高めかつ安定化するSTAT4により伝達されるシグナルを開始かつ増強するよう作用する。
にもかかわらず、われわれの研究は純粋に選択的なモデルに反対を唱える。この仮説の下では、Th細胞の発生は、Th1もしくはTh2分化のサイトカイン非依存性の確率論的過程を最初に受けたT細胞にサイトカインにより送達される増殖シグナルによってのみ決定される過程である。このモデルが正しいはずであれば、STAT1を欠くT細胞がIFN−γを産生する能力を保持しているとみられることを期待するであろう。しかしながら、中立の培養条件下ではIFN−γ産生STAT1−/−細胞は本質的に存在しない。さらに、IFN−γは歴史的にその抗増殖能力について知られ、また、STAT1−/−細胞は野性型細胞に比較して増大された成長速度を有する(Durbin JEら(1996)Cell 84:443−50;Meraz MAら(1996)Cell 84:431−42)
従って、野性型細胞より多いIFN−γ産生STAT1−/−細胞が存在するはずであることが選択モデルに基づき予期されるであろう。Th1培養条件下でさえ、IFN−γを産生しかつTh1表現型に分化するSTAT1−/− Th細胞の能力の激烈な低下が存在する。従って、これらのデータはIL−12/STAT4経路がTh1分化の初期の促進に関与していないことを示唆する一方で、指導的(instructive)機構を介してIFN−γ/STAT1により伝達されるシグナルがIFN−γの効率的生成およびTh1応答に必要とされるようである。
IFN−γ受容体経路によるシグナル伝達がT−betの主要誘導体であるようである。T−bet転写物は中立条件下で刺激されたSTAT1−/− T細胞中で完全に欠けていた。TCR刺激単独ではT−bet発現を誘導するのにも十分でなく、それはまたT−bet自己調節も誘導しなかった。この知見は、異所性のT−betをSTAT4−/− T細胞中にレトロウイルスで導入した場合に内因性T−bet転写物を測定する実験におけるT−betの自己調節機構を支持した以前の研究(Mullen ACら(2001)Science 292:1907−10)とよい対照をなす。しかしながら、レトロウイルスで発現されたT−betは内因性のIFN−γ産生を強力に誘導し(Szaboら(2000)Cell 100:655−69;Mullen ACら(2001)Science 292:1907−10)かつ産生されたIFN−γがその後STAT4−/− T細胞上に存在するIFN−γ受容体を結合しかつ内因性のT−betを誘導することが可能であるとみられることが示されている。従って、われわれは、無傷のIFN−γ R/STAT1シグナル伝達経路が高レベルT−bet発現を得るのに不可欠であることを見出す。しかしながら、Th1条件下で発生するSTAT1−/−およびIFNγR1−/− T細胞中のT−bet転写物の際だった減少にもかかわらず、低レベルのT−bet転写物が残存した。これらの結果は、T−betおよびTh1分化を誘導し得る未だ発見されるべきIFN−γ非依存性のシグナル/機構が存在することを示唆する。
以前のT−bet発現研究とともに提示されるデータは、早期のTヘルパー細胞分化のその後のモデルを示唆する。シグネチャTh1およびTh2サイトカイン(それぞれIFN−γおよびIL−4)の初期の産生はTCR媒介性シグナルにより駆動される。いずれかの発生経路への決定は、転写因子T−betおよびGATA3のサイトカイン媒介性の誘導、ならびに複数の成分(すなわちSTAT類)による各系譜のその後の安定化に依存する。
同等物
当業者は、本明細書に記述される本発明の特定の態様に対する多くの同等物を認識するかもしくはただ慣例の実験を使用して確認することが可能であろう。こうした同等物は以下の請求の範囲により包含されることを意図している。
図1AはマウスおよびヒトT−betのヌクレオチド配列のアライメントを示す。該アライメントはALIGNプログラムを使用して作成した。図1BはLipman Pearsonタンパク質アライメントプログラムを使用して作成したマウスおよびヒトT−betのアミノ酸配列のアライメントを示す。Tボックス配列を太字で示す。チロシンリン酸化部位は下線をつけてある。核局在化部位は矢印で印をつけてある。 T−betが、5’および3’双方の領域に位置する機能上重要なドメインを伴うコンセンサスTボックスに結合しかつトランス活性化することを示す。 図3AはT−betがダブルネガティブ胸腺細胞中で優先的に発現されることを示す。図BはThクローンの調査においてT−bet発現がTh1細胞に限定されていることを示す。図CはT−betのウェスタンブロット分析を示す。図DはT−bet発現のFACS分析を示す。 T−bet発現がNKおよびB細胞中でのIFN−γ誘導と相関することを示す。 T−betがTh細胞中でIFN−γ遺伝子をトランス活性化することを示す。 T−betのレトロウイルス遺伝子形質導入がIFN−γ産生を減少増大させかつIL−2産生を抑制することを示す。 T−betが初代T細胞中でIFN−γを活性化しかつIL−2産生を抑制することを示す。 T−betが発生中のTh2細胞中でIFN−γを誘導しかつIL−4産生を阻害することを示す。 T−betが極性化Th2細胞をTh1経路に向け直すことを示す。Thの極性化は上のとおり実施しかつレトロウイルス感染を培養第9日に実施した。 T−betが極性化Tc2細胞をTc1経路に向け直すことを示す。CD8+ T細胞をMoFloにより精製しかつTh2ねじ曲げ条件下で上のとおり培養し、そしてレトロウイルス形質導入を培養第8日に実施した。 T−betがチロシンリン酸化されることを示す。 T−betのドミナントネガティブ突然変異体の活性を示す。 活性化されたT細胞濃縮したLPMCのTGF−β(しかしIL−4でなく)での処理がT−bet発現を抑制し、TGF−βとT−betとの間の交互の関係を示唆することを示す。 T−betを欠くマウスがEAEの発生に対し抵抗性であることを示す。。 T−betを欠くマウスが0.5未満の平均臨床スコアを有しかつEAEから保護されたことを示す。 IFN−γについて陽性に染色するCD4細胞の割合が2D2 MOGxT−bet+/+動物で33%かつ2D2 MOGxT−bet−/−動物で3%であったことを示す。 CD8、CD44Hi、CD62Lhi、CD69HiおよびLy6CHi細胞中での減少により明示されるところのT−betの非存在下でのCD8細胞の数の実質的な減少(およそ2/3の減少)を示す。 T−betがCD8+細胞中でのIFN−γ産生に必要とされることを示す。 T−betがNK細胞中でIFN−γの産生を調節することを示す。 NK細胞の生成がT−betの非存在下でもまた損なわれることを示す。 T−bet−/− NK細胞中での減少された自発的腫瘍細胞溶解を示す。 溶解性遺伝子の発現がT−betの非存在下で損なわれたことを示す。 T−betを欠くマウスにおけるマウス樹状細胞の正常な発生および活性化を示す。 未刺激のDC中での低レベルのT−bet発現およびIFN−γでの処理後のT−bet転写物レベルの迅速なアップレギュレーションをを示す。 T−betが樹状細胞によるIFN−γの至適の産生に不可欠であることを示す。 Tecファミリーメンバーの保存された構造を示す。 ヒトT−betの予測されるチロシンリン酸化部位を示す。 作成されかつin vitroキナーゼアッセイで基質として使用された改変された形態のT−betを示す。 ITKおよびRlkの双方がin vitroキナーゼアッセイでT−betのN末端およびC末端をリン酸化したがしかしDNA結合領域はしなかったことを示す。 T−betはITKノックアウト動物からのT細胞中に存在しているとは言え、該分子のチロシンリン酸化が低下されていることを示す。対照的に、T−betはRlkノックアウトのT細胞中で過剰リン酸化された。 細胞がT−betの非存在下で増大されることを示す。 IFN−γがIFN−γとT−betとの間の自己増強性フィードバック機構でT−bet発現を調節することを示す。 T−bet発現がSTAT1およびIFN−γ R1欠損T細胞中で顕著に低下されたがそれでもなおSTAT4欠損細胞は野性型対照に匹敵するT−betレベルを表したことを示す。 T−betおよびSTAT1(しかしSTAT4でない)欠損CD4+ T細胞中での低下されたIFN−γ発現を示す。 T−bet、STAT1およびSTAT4欠損Th1細胞中での低下されたIFN−γ発現を示す。 T−betを欠くCD8細胞が実質的に増大されたレベルのIL−10およびIL−2を産生することを示す。

Claims (1)

  1. a)T−betタンパク質およびTec、Btk、Itk、RlkおよびBmxからなる群より選ばれるTecキナーゼファミリーメンーのタンパク質を含んでなる指標組成物を提供する工程、
    b)T−betタンパク質と該キナーゼタンパク質の相互作用を可能にする条件下で該指標組成物を試験化合物のライブラリーの各メンバーと接触させる工程、
    c)T−betタンパク質と該キナーゼタンパク質の相互作用を検出する工程、
    d)T−betタンパク質と該キナーゼタンパク質との間の相互作用を調節する目的の化合物を試験化合物のライブラリーから選択する工程
    を含んでなる、T−betタンパク質とTecキナーゼファミリーメンバーのタンパク質との間の相互作用の調節において有用な薬物のインビトロの同定方法。
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