JP5514443B2 - カテコールアミン調節性タンパク質 - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明
[発明の分野]
[0001]本発明は、新規タンパク質に関する。より詳しくは、本発明は、神経発達疾患及び神経変性疾患をはじめとする神経学的疾患のバイオマーカー及び治療薬として有用である、モータリン−2を含むカテコールアミン調節性タンパク質に関する。さらに、これらのタンパク質はまた、循環器疾患のバイオマーカーとしても有用である。
[発明の背景]
[0002]熱ショックタンパク質とも呼ばれる分子シャペロンタンパク質は、不安定なタンパク質と結合し、適当で安定なコンホメーションを維持するための再フォールディングを助ける遍在性の高度に保存されたタンパク質である(Macario及びConway 2002;Ohtsuka及びSuzuki 2000;Sherman及びGoldberg 2001;Soti及び Csermely 2002b;Soti及びCsermely 2002a)。さらに、分子シャペロンタンパク質は、1)タンパク質を核に往復させる、2)細胞調節において転写因子として作用する、3)細胞ネットワークの要素を維持するために、細胞内で正常タンパク質との弱い結合能力を提供するなどのさらなる機能を有する(Sherman及びGoldberg 2001;Soti及びCsermely 2002b;Soti及びCsermely 2002a)。環境及び酸化ストレスが、分子シャペロンタンパク質の発現をもたらし、これが損傷を受けたタンパク質及び変性したタンパク質の疎水性表面と結合し、これにより、それらの適切なフォールディング及びこれらのタンパク質の沈殿及び凝集の予防、最終的には細胞死の予防が可能となる(Macario及びConway 2002)。
[0003]生物が老化するにつれ、細胞は突然変異、翻訳後異常、酸化及び環境ストレスの増大を起こしやすく、より多くのタンパク質の凝集をもたらす(Giffardら 2004;Muchowski及びWacker 2005)。生物の老化は、抗ストレス機構の欠損、例えば、分子シャペロン合成の減少及びユビキチン−プロテオソーム及びリソソーム媒介性オートファジー分解経路が無効であることをもたらし得る(Muchowski及びWacker 2005)。最近の報告は、分子シャペロン補充の欠乏が、多数の神経変性疾患及び神経発達疾患、例えば、パーキンソン病、アルツハイマー病及び統合失調症の進行と関係していると見なしている(Ohtsuka及びSuzuki 2000;Sherman及びGoldberg 2001;Soti及びCsermely 2002a)。この概念は、ニューロンなどの分裂終了細胞において特に重要であり、凝集したタンパク質の広範囲の蓄積を引き起こす(Soti及びCsermely 2002a)。
[0004]DAと結合し、構造的にカテコールアミンと関連している、独特の種類の脳特異的タンパク質の存在が最近報告された。これらのタンパク質は、カテコールアミン調節性タンパク質(CRP)と呼ばれている(Rossら 1993;Rossら 1995)。3種のCRP(それぞれ分子量26、40及び47kDa)が単離されている。薬理学的及び生化学的研究により、カテコールアミン結合タンパク質又は脳に存在する受容体として知られるこれらの特定のタンパク質間に類似性は示されなかった(Modiら 1996;Rossら 1993;Rossら 1995)。しかし、これらの特定のタンパク質は、熱ショックタンパク質ファミリーと高い相同性を有している。例えば、ウシ脳CRP40(Genbank #AF047009)の分子クローニングにより、このタンパク質は、熱ショックタンパク質70kDa(Hsp70)ファミリーと関連があるということが示された。先に論じたように、熱ショックタンパク質は、分子シャペロンとして作用し、細胞を酸化ストレス及びその他の種類のストレスから保護する(Ben Zvi及びGoloubinoff 2001;Grover 2002;Soti及びCsermely 2002b;Soti及びCsermely 2002a)。
[0005]モータリンは、マウス胚線維芽細胞において66kDaのタンパク質として1991年に発見されたミトコンドリア熱ショックタンパク質である(Wadhwaら 1991)。細胞不死化の分子機構を追跡するために、マウス胚線維芽細胞を用いる複数の研究が、モータリンを死亡マーカーとして同定した。マウス線維芽細胞の細胞質において、このタンパク質がクローニングされ、モータリン−1(mot−1)として特性決定された(Wadhwaら 1991)。NIH3T3細胞にトランスフェクトされたmot−1 cDNAは、細胞質に分配され、細胞老化をもたらす。対照的に、mot−2 cDNAアイソフォームは、核周辺領域にコードされ、NIH 3T3細胞の悪性形質転換をもたらし、最終的に正常ヒト線維芽細胞において細胞の不死化を誘導する(Kaulら 2003)。興味深いことに、mot−1及びmot−2タンパク質は、2個のアミノ酸残基しか互いに異なっておらず、2種のマウスモータリンアイソフォームは2つの別個の遺伝子から生じる(Xieら 2000)。
[0006]mot−2タンパク質は、そのさまざまな機能(シャペロン、アンカータンパク質及びシグナル伝達)のために多機能タンパク質として記載されている。最近の報告は、mot−2タンパク質のN末端は、腫瘍抑制遺伝子p53のカルボキシル末端と結合すると示した(Kaulら 2002;Wadhwaら 2002)。この結合特性は、p53の核へのトランス活性化を阻害し、細胞不死化をもたらす。Mot−2は、癌腫瘍研究における重要な生物学的マーカーとして認識されている。
[0007]ヒトゲノムプロジェクトは、ヒト種においておよそ32000個の遺伝子を発見した(ヒトゲノム配列決定コンソーシアム、Nature、2000)。ヒトゲノムを配列決定するハイスループット技術及び確立された配列タグ(EST)を用いることで、ヒトゲノムの複雑性が劇的に増大した(Graveley 2001;Modrek及びLee 2003;Wadhwaら 2002)。ESTは、5’キャッピングの導入、スプライシング及び3’末端のポリアデニル化後に生じる、完全にプロセシングされたmRNAに由来する(Modrek及びLee 2003;Wadhwaら 2002)。選択的スプライシングは、遺伝子内の特定のエキソンのエキソンスキッピングを含み、これは、種々のタンパク質をコードする複数の転写物の生成をもたらし、報告された研究の70〜88%において異なる機能を有する可能性がある(Graveley 2001;Wadhwaら 2002)。選択的スプライシングは、ヒトゲノムにおいて、35〜59%の間の頻度で起こり、報告される各遺伝子に対して、少なくとも1種のスプライス代替物をもたらす(Modrek及びLee 2003;Wadhwaら 2002)。
[0008]ヒトゲノムプロジェクトから集められた情報を活用して、神経学的疾患、例えば、神経変性疾患及び神経発達疾患などの疾患を診断するのに有効なバイオマーカーを同定することが望ましいが、これは、特に、この情報を得るための神経組織へのアクセスが不可能であるためである。
[発明の概要]
[0009]本明細書においてCRP40と呼ばれる、新規カテコールアミン調節性タンパク質を同定し、神経学的疾患、例えば、神経変性障害及び神経発達障害、並びに循環器疾患の診断において有用であることを調べた。CRP40の細胞内発現の減少は、神経学的疾患を示し、一方、CRP40の細胞内発現の増大は、循環器疾患を示す。モータリン−2はまた、同様の診断用途を有することがわかった。
[0010]したがって、本発明の一態様では、単離されたヒトCRP40タンパク質又はその機能的に同等な変異体を提供する。
[0011]本発明の別の態様では、
a)患者から生体サンプルを得るステップと、
b)サンプル中に存在するCRP40及びモータリン−2タンパク質の少なくとも一方の量を調べるステップとを含み、非疾患の患者において存在する対照量と比較した、タンパク質量の少なくとも約10%の減少が神経学的疾患を示す、神経学的疾患を診断する方法を提供する。
[0012]本発明の別の態様では、
a)患者から生体サンプルを得るステップと、
b)サンプル中に存在するCRP40及びモータリン−2タンパク質の少なくとも一方の量を調べるステップを含み、非疾患の患者において存在する対照量と比較して、タンパク質量の少なくとも約10%の増大が循環器疾患を示す患者において、循環器疾患を診断する方法を提供する。
[0013]本発明の別の態様では、
a)患者から生体サンプルを得るステップと、
b)サンプル中に存在するCRP40及びモータリン−2タンパク質の少なくとも一方をコードする核酸の量を調べるステップを含み、非疾患の患者において存在する対照量と比較して、CRP40又はモータリン−2核酸量の少なくとも約10%の減少が疾患を示す、神経学的疾患を診断する方法を提供する。
[0014]本発明の別の態様では、
a)患者から生体サンプルを得るステップと、
b)サンプル中に存在するCRP40及びモータリン−2タンパク質の少なくとも一方をコードする核酸の量を調べるステップを含み、非疾患の患者において存在する対照量と比較して、CRP40又はモータリン−2核酸量の少なくとも約10%の増大が疾患を示す、循環器疾患を診断する方法を提供する。
[0015]本発明の別の態様では、治療用組成物を提供する。本組成物は、ヒトCRP40又はその機能的に同等な変異体を、製薬上有効なアジュバントと組み合わせて含む。
[0016]別の態様では、神経学的疾患を治療する方法も提供する。本方法は、治療を必要とする哺乳動物に、CRP40又はモータリン−2の少なくとも一方又はそれらの機能的に同等な変異体の治療上有効な量を投与するステップを含む。
[0017]別の態様では、哺乳動物において循環器疾患を治療する方法も提供する。本方法は、哺乳動物においてCRP40及びモータリン−2の少なくとも一方の発現を阻害するステップを含む。
[0018]本発明の別の態様では、製品を提供する。本製品は、組成物と、組成物を含む包装を含む。本組成物は、CRP40及びモータリン−2の少なくとも一方又はそれらの機能的に同等な断片を、製薬上許容される担体と組み合わせて含む。包装は、組成物が神経学的疾患を治療するのに有効であることを示すようラベルが付けられている。
[0019]本発明の別の態様では、製品を提供する。本製品は、組成物と、組成物を含む包装を含む。本組成物は、CRP40及びモータリン−2の少なくとも一方又はそれらの機能的に同等な断片を、製薬上許容される担体と組み合わせて含む。包装は、組成物が循環器疾患を治療するのに有効であることを示すようラベルが付けられている。
[0020]本発明のこれら及びその他の態様は、付随する説明及び図面を参照することにより明らかとなる。
[発明の詳細な説明]
[0021]本明細書においてヒトCRP40又はCRP40と呼ばれる、新規に単離されたカテコールアミン調節性タンパク質を提供する。CRP40及びその機能的に同等な変異体を含めたCRP40タンパク質は、神経学的疾患の診断におけるバイオマーカーとして、またこのような疾患の治療における治療薬としての両方で有用である。CRP40タンパク質はまた、循環器疾患の診断におけるバイオマーカーとしても有用である。
[0022]本明細書において、用語「単離された」とは、本質的に純粋で、外来の細胞物質、例えば、その他のタンパク質又はペプチド断片を含まないCRP40タンパク質を指すよう用いられる。
[0023]本明細書において使用される用語「神経学的疾患」とは、統合失調症、双極性疾患及び自閉症などの神経発達疾患並びにパーキンソン病及びアルツハイマー病などの神経変性疾患並びにその他の自己免疫疾患及び遺伝性疾患、例えば、多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症、ハンチントン病、クロイツフェルト−ヤコブ病、ADHD、トゥレット症候群、レット症候群、小児における微細脳機能障害及び関連神経障害及び精神障害を包含するものとする。
[0024]本明細書において使用される用語「循環器疾患」とは、健常な個体において起こるよりも多い、血小板凝集を伴う疾患、例えば、アテローム性動脈硬化症、肥満症、虚血性低酸素症、狭窄、狭心症、糖尿病及びグルコース調節異常を包含するものとする。
[0025]CRP40は、350個のアミノ酸のカテコールアミン調節性タンパク質であり、その具体的なアミノ酸配列は、図13Aに同定されている。CRP40の発現の少なくとも約10%の減少が神経学的疾患を示すように、哺乳動物においてCRP40の発現は、神経学的疾患と反比例して関連している。したがって、CRP40は、神経学的疾患のバイオマーカーとして有用である。さらに、これらの疾患においてこのタンパク質が欠乏していることを考えると、CRP40、CRP40の機能的に同等な変異体及びこれらをコードする核酸はまた、このような疾患の治療において有用である。
[0026]対照的に、CRP40のレベルの増大、すなわち、健常な個体において通常見られるもの(正常値)よりも高いレベルへのCRP40のレベルの増大は、循環器疾患を示す。CRP40のレベルの増大は、血小板凝集をもたらし、これが循環器疾患につながる。したがって、CRP40はまた、循環器疾患のバイオマーカーとしても使用でき、これでは、正常値からの少なくとも約10%のCRP40の増大の検出が心臓血管の状態を示す。
[0027]モータリン−2又はmot−2は、CRP40と関連があることが調べられ、CRP40はモータリン−2のスプライシング変異体である。モータリン−2は、679個のアミノ酸を含む。モータリン−2もまた、神経学的疾患のバイオマーカーとしての有用性、循環器疾患の診断において有用な有用性を有し、治療的有用性を有することがわかった。mot−2及びCRP40の重複領域は98%相同であるが、mot−2の診断的及び治療的有用性は、これまでは知られていなかった。この機能的重複を考えると、「CRP40/モータリン−2」とは、CRP40又はモータリン−2のいずれかを指すよう言及される。
[0028]当業者には当然のことであるが、本明細書では「機能的に同等な変異体」と呼ばれる、CRP40機能を保持し、ひいては、神経学的疾患及び循環器疾患のバイオマーカーとして使用するための、また神経学的疾患の治療のための有用性を保持するCRP40又はモータリン−2の修飾された形は、存在する場合もあるし、又は調製できる。変異体は、同一の活性を示す必要はないが、バイオマーカーとして及び/又は治療的使用のために有用であるのに十分な活性を示す。
[0029]このような修飾は、例えば、転写の際の選択的スプライシングに、又は遺伝暗号の相違に自然に起因し得る。このような変異体は、CRP40/モータリン−2に由来するプライマーを用い、以下の具体的な実施例に、より詳細に記載される確立されたクローニング技術を用いて容易に同定できる。さらに、このような改変は、治療薬として使用するためにより望ましい特徴、例えば、増大した活性又は安定性を有し得る機能的に同等な変異体を提供するためにCRP40/モータリン−2に行われる天然に生じない合成的変更に起因する場合もある。CRP40の天然に生じない変異体として、その類似体、断片及び誘導体が挙げられる。
[0030]本発明に従うCRP40/モータリン−2の機能的に同等な類似体は、1個又は複数のアミノ酸置換、付加又は欠失を取り込んでいる。一般に、アミノ酸置換又は欠失は、機能的に同等なペプチドを生じるペプチドのいずれかの末端の末端付加又は欠失であるが、内部のアミノ酸挿入又は欠失を組み込む類似体も本発明の範囲内にある。CRP40/モータリン−2内のアミノ酸置換、特に、保存的アミノ酸置換も、その機能的に同等な類似体を生成し得る。保存的置換の例として、1個の非極性(疎水性)残基、例えば、アラニン、イソロイシン、バリン、ロイシン又はメチオニンの互いの置換;1個の極性(親水性)残基の互いの、例えば、アルギニン及びリジン間、グルタミン及びアスパラギン間、グルタミン及びグルタミン酸間、アスパラギン及びアスパラギン酸間並びにグリシン及びセリン間の置換;1個の塩基性残基、例えば、リジン、アルギニン又はヒスチジンの互いの置換又は1個の酸性残基、例えば、アスパラギン酸又はグルタミン酸の互いの置換が挙げられる。
[0031]本発明に従う機能的に同等な断片は、CRP40/モータリン−2配列の一部を含む。断片は、CRP40/モータリン−2配列の内部の部分を含む場合もあるし、その末端部分を含む場合もある。
[0032]本発明に従う機能的に同等なCRP40誘導体は、1個又は複数のアミノ酸残基が化学的に誘導体化されているCRP40/モータリン−2又はその類似体又は断片である。アミノ酸は、アミノ基若しくはカルボキシ基で誘導体化されている場合もあるし、或いは、その側鎖「R」基で誘導体化されている場合もある。ペプチド内のアミノ酸の誘導体化は、ペプチドをより望ましい特徴、例えば、増大された安定性又は活性を有するようにすることができる。このような誘導体化された分子として、例えば、アミン塩酸塩、p−トルエンスルホニル基、カルボベンゾキシ基、t−ブチルオキシカルボニル基、クロロアセチル基又はホルミル基を形成するよう遊離アミノ基が誘導体化されている分子が挙げられる。遊離カルボキシ基は、例えば、塩、メチル及びエチルエステル又はその他の種類のエステル若しくはヒドラジドを形成するよう誘導体化できる。遊離ヒドロキシル基は、例えば、O−アシル又はO−アルキル誘導体を形成するよう誘導体化できる。ヒスチジンのイミダゾール窒素は、N−im−ベンジルヒスチジンを形成するよう誘導体化できる。また、誘導体として、1個又は複数の20種の標準アミノ酸の天然に存在するアミノ酸誘導体を含むペプチドも含まれる。例えば、4−ヒドロキシプロリンは、プロリンと置換され得、5−ヒドロキシリジンがリジンと置換され得、3−メチルヒスチジンがヒスチジンと置換され得、ホモセリンがセリンと置換され得、オルニチンがリジンと置換され得る。化学的及び酵素的分解から保護するためのペプチドの末端修飾としてまた、ペプチドのN末端のアセチル化及びC末端のアミド化が挙げられる。
[0033]本発明の診断的態様では、生体サンプル中のCRP40/モータリン−2タンパク質(CRP40、モータリン−2又はその天然に存在する変異体)のレベル又はCRP40若しくはモータリン−2をコードする核酸のレベルのいずれかを定量するのに適した生体サンプルを得る。この目的上、適した生体サンプルとして、血液(例えば、血小板及びリンパ球)、唾液、尿、精液、毛髪、皮膚及び脳脊髄液が挙げられる。サンプルは、サンプル種のための従来方法を用いて哺乳動物から得る。これらのサンプルの多くは、非侵襲性の方法で容易に得ることができる。脳脊髄液は、脊椎穿刺手順を用いて得る。必要とされる生体サンプルの量は、生体サンプル中のCRP40タンパク質又はCRP40をコードする核酸の定量を可能にするのに十分でなくてはならない。例えば、CRP40/モータリン−2の定量には、約5μgのタンパク質という量が通常必要であり、CRP40/モータリン−2核酸定量には約10ngの核酸が通常必要である。
[0034]生体サンプル中のCRP40/モータリン−2タンパク質含量を定量するために、まず、標準単離及び分画技術、例えば、溶解/遠心分離、沈殿及び例えば、電気泳動及びHPLC及びアフィニティーなどのクロマトグラフィーを用いる分離を用いてタンパク質画分を生体サンプルから単離する。次いで、当業者に理解される多くの方法でCRP40/モータリン−2の定量を実施する。CRP40/モータリン−2は、分離法を用いて単離し、次いで標準に対して定量できる。CRP40/モータリン−2を同定及び定量するために、例えば、免疫学的技術も、それ自体で、又は分離技術と合わせて使用できる。CRP40/モータリン−2をサンプルから分離するためにCRP40/モータリン−2一次抗体をアフィニティーカラムにおいて使用でき、同定目的で検出可能なように標識された二次抗体を使用できる。また、検出可能なように標識された(例えば、蛍光、比色、放射性)CRP40/モータリン−2抗体又は関連化合物を、サンプル中に曝露されたか、又はサンプルから分離され、定量されたCRP40/モータリン−2と関連付けることができる。診断法において使用するための抗体を作製する方法を以下に詳述する。
[0035]別の実施形態では、サンプル内のCRP40/モータリン−2核酸の量を測定することによってサンプル中のCRP40/モータリン−2を定量できる。例えば、以下の実施例に詳細に記載される既知技術によってmRNAコピー数を調べることができる。手短には、mRNAコピー数は、PCR、具体的には、プロトコールにおいてヒトCRP40/モータリン−2フォワード及びリバースプライマーを用いて、純粋なCRP40/モータリン−2mRNA標準に対する量を調べるためにCRP40/モータリン−2mRNAを増幅するワンステップリアルタイムPCRプロトコールを用いて決定することができる。
[0036]哺乳動物から得られた生体サンプル中のCRP40/モータリン−2の量を調べ、正常な非疾患状態において存在すると調べられた対照値との比較を行う。CRP40又はモータリン−2タンパク質又は核酸のいずれかの量の、正常からの少なくとも約10%の減少が、神経学的疾患を示すということが調べられた。CRP40又はモータリン−2タンパク質又は核酸のいずれかの量の、正常からの少なくとも約10%の増大が、循環器疾患を示す。
[0037]治療薬として使用するために、本発明に従うCRP40/モータリン−2は、標準的な、十分に確立された固相ペプチド合成法(SPPS)を用いて作製することができる。固相ペプチド合成の2つの方法として、BOC及びFMOC法が挙げられる。
[0038]CRP40/モータリン−2はまた、組換え技術に基づくいくつかの適した技術のうちいずれか1種を用いて作製できる。当然のことではあるが、このような技術は当業者によって十分に確立されており、遺伝子操作された宿主細胞におけるCRP40/モータリン−2をコードする核酸の発現を含む。
[0039]単離された、CRP40/モータリン−2及び本発明に従うその変異体をコードする核酸も、本発明に包含される。したがって、図13Aに示されるアミノ酸配列を有するCRP40をコードするDNA及びRNAを含めた核酸を提供する。当然のことではあるが、遺伝暗号に存在する縮重を考えると、2種以上の核酸配列が、CRP40及びその変異体をコードする。CRP40をコードする配列を図13Bに提供する。モータリン−2のアミノ酸配列は、GenBankにおいて寄託ABF50973のもとに示されるとおりであり、ヌクレオチド遺伝子配列は、寄託NM004134に示されるとおりであり、完全cDNA配列は寄託DQ531046に示されている。
[0040]CRP40/モータリン−2タンパク質をコードするDNAは、当技術分野で周知の自動化技術によってde novo合成できる。通常、遺伝子合成は、自動化シンセサイザーにおける、適宜保護されたヌクレオチド試薬の3’から5’への連続カップリングと、それに続く、脱保護されたポリヌクレオチドの回収によって実施できる。或いは、WosnickらGene、1989、76:153に記載されるように、ブロック連結法を使用でき、これによって、最大約80個のヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド「ブロック」を、オーバーハング相補性によって連結する。de novo合成によって得られた配列は、米国特許第4,683,195号に記載されるように、ポリメラーゼ連鎖反応を用いて増幅できる。
[0041]CRP40又はモータリン−2をコードするDNAを得ると、CRP40又はモータリン−2をコードするDNAからCRP40/モータリン−2を製造する組換え技術は、通常、適した発現ベクターへのDNA配列の挿入、続いて、これを発現のための適当な宿主細胞(例えば、K1系統のチャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)(ATCC CCL 61)、マウス3T3細胞(ATCC CRL 1658)又は293系統のヒト胎児腎臓細胞(ATCC CRL 1573)など)へ導入することを含む。このような形質転換された宿主細胞は、本明細書では、それに「発現可能に」組み込まれたCRP40 DNAを有すると特徴付けられている。適した発現ベクターとは、選択された宿主中に挿入されたDNAの発現を駆動するベクターである。通常、発現ベクターは、発現ベクターへのDNA構築物の部位特異的挿入によって調製する。DNA構築物は、選択された宿主にとって天然の遺伝子内、又は宿主にとって感染性のウイルスに由来する遺伝子中のコード領域又はその一部を、CRP40/モータリン−2DNAで置き換えることによって調製する。この方法では、宿主によって認識される、CRP40/モータリン−2DNAの発現を制御するために必要な領域、例えば、発現を駆動するためのPMCA CRP40 DNAの5’領域及び発現を終結するための3’領域が、DNA構築物中に内在する。発現ベクターを用いて安定に形質転換された宿主細胞の選択を可能にするために、通常、形質転換体に何らかの生存優位性、例えば、抗生物質耐性を付与する遺伝子の形をとる選択マーカーがベクター中に含まれる。
[0042]CRP40/モータリン−2DNAを含有するベクターを用いて安定に形質転換された細胞を、用いた特定の宿主細胞の増殖を促進する増殖条件下、培養培地で増殖させる。当業者ならば、選択した特定の宿主細胞によって必要とされる培地及びその他の増殖条件については、このような情報は当技術分野では十分に立証されているので、熟知している。組換えCRP40/モータリン−2タンパク質は、多数の許容される方法のうち任意のもの、例えば、CRP40/モータリン−2に特異的に向けられる抗体を用いるアフィニティーカラム又は免疫原性法の使用によって宿主培養培地から単離し、次いで、当技術分野で周知の技術、例えば、ゲル電気泳動を用いて精製できる。治療的使用には、本発明のオリゴペプチド化合物は、望ましくは「製薬等級の」純度であり、この用語は、本明細書では、HPLCで単一のピークとして移動し、その分析で均一の信頼のおけるアミノ酸組成及び配列を示すことがわかっているか、そうでなければ医薬品の品質を規制する種々の国家機関によって設定される基準を満たすオリゴペプチド調製物を表すために用いられる。
[0043]本発明に従うCRP40、モータリン−2及びそれらの機能的変異体は、調製され、適宜精製されると、神経学的疾患を治療するために利用できる。通常、CRP40/モータリン−2タンパク質及び少なくとも1種の製薬上許容されるアジュバントを含む薬剤組成物が用いられる。表現「製薬上許容される」とは、製薬及び獣医学の技術分野において使用するために許容されることを意味し、すなわち許容されない毒性、そうでなければ不適当でないことを意味する。製薬上許容されるアジュバントの例として、ペプチドベースの薬物とともに従来用いられているもの、例えば、希釈剤、賦形剤などがある。一般的な薬物製剤に関する指針については、「Remington’s: The Science and Practice of Pharmacy」第21版、Lippincott Williams & Wilkins、2005を参照できる。アジュバントの選択は、組成物の意図される投与様式に応じて変わる。本発明の一実施形態では、本化合物は、注入による、又は皮下若しくは静脈内いずれかの注射による投与用に製剤され、したがって、滅菌且つ発熱物質不含の形であり、場合により緩衝されるか、等張にされた水性溶液として利用される。したがって、本組成物は、蒸留水中で、より望ましくは生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水又は5%デキストロース溶液中で投与できる。錠剤、カプセル剤又は懸濁液による経口投与用組成物は、ラクトース、グルコース及びスクロースなどの糖、コーンスターチ及びジャガイモデンプンなどのデンプン、セルロース及びその誘導体、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、エチルセルロース及び酢酸セルロース、粉末トラガカント、モルト、ゼラチン、タルク、ステアリン酸、ステアリン酸マグネシウム、硫酸カルシウム、ピーナッツオイル、綿実油、ゴマ油、オリーブ油及びコーン油などの植物油、プロピレングリコール、グリセリン、ソルビタール(sorbital)、マンニトール及びポリエチレングリコールなどのポリオール、アガー、アルギン酸、水、等張食塩水及びリン酸バッファー溶液をはじめとするアジュバントを用いて調製する。湿潤剤、ラウリル硫酸ナトリウムなどの潤滑剤、安定化剤、錠剤化剤、抗酸化物質、保存料、着色剤及び矯味剤も存在し得る。局所適用用に、トリグリセリド基剤などの適当な基剤を用いてクリーム剤、ローション剤及び軟膏も調製できる。このようなクリーム剤、ローション剤及び軟膏は、界面活性剤も含み得る。例えば、経鼻送達のためのエアゾール製剤も調製でき、これでは、適した高圧ガスアジュバントが用いられる。どのように投与されるかに関わらず、その他のアジュバントも組成物に加えることができ、例えば、長期の保存期間にわたって微生物の増殖を防ぐために抗菌剤を組成物に加えることができる。
[0044]本発明に従って、神経学的疾患の治療において、CRP40/モータリン−2タンパク質の治療上有効な量を哺乳動物に投与する。本明細書において使用される場合、用語「哺乳動物」とは、制限するものではないが、ヒト、家畜、例えば、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギなど並びに野生動物を包含するものとする。用語「治療上有効な量」とは、疾患の治療のために指示されるが、重大な副作用を引き起こし得る量を超えないCRP40又はモータリン−2タンパク質の量である。CRP40又はモータリン−2タンパク質の投与量は、条件及び治療されている個体をはじめとする多数の因子によって変わる。適当な投与量は、約1μg〜100mgの範囲にあると期待される。
[0045]本発明の別の態様では、製品を提供する。本製品は、包装材料及び薬剤組成物を含む。本組成物は、製薬上許容されるアジュバントと、治療上有効な量のCRP40又はモータリン−2タンパク質とを含み、包装材料は組成物が神経学的疾患を治療するのに有効であることを示すようラベルが付けられている。
[0046]包装材料は、医薬品を包装するために一般に用いられる任意の適した材料、例えば、ガラス、プラスチック、ホイル及びボール紙などであり得る。
[0047]本発明の別の態様では、CRP40タンパク質に対する抗体も提供する。上記のように、抗体は、本発明の診断法において有用である。従来法を用いて、ポリクローナル抗血清又はモノクローナル抗体を含めた抗体を調製できる。ポリクローナル抗体を作製するために、哺乳動物(例えば、マウス、ハムスター又はウサギ)を、哺乳動物において抗体反応を引き出すタンパク質の免疫原性型で免疫化することができる。ペプチドに免疫原性を付与する技術は、当技術分野ではよく知られており、例えば、担体との結合が挙げられる。ペプチドは、アジュバントの存在下で投与できる。免疫化の進行は、血漿又は血清中の抗体価の検出によってモニターできる。標準ELISA又はその他のイムノアッセイ手順を、抗原として免疫原を用いて使用し、抗体値を評価できる。免疫化後、抗血清を得ることができ、必要に応じて、血清からポリクローナル抗体を単離できる。
[0048]モノクローナル抗体を作製するために、免疫化された動物から抗体産生細胞(リンパ球)を回収し、標準体細胞融合手順によって骨髄腫細胞と融合して不死ハイブリドーマ細胞を形成する。このような技術(例えば、Kohler及びMilstein(Nature 256、495〜497頁(1975))によって最初に開発されたハイブリドーマ技術)並びにヒトB細胞ハイブリドーマ技術(Kozborら、Immunol.Today4、72(1983))、ヒトモノクローナル抗体を作製するためのEBV−ハイブリドーマ技術(Coleら、Monoclonal Antibodies in Cancer Therapy(1985)Allen R.Bliss,Inc.、77〜96頁)及びコンビナトリアル抗体ライブラリーのスクリーニング(Huseら、Science 246、1275(1989))などのその他の技術)は、当技術分野ではよく知られている。ハイブリドーマ細胞は、選択されたCRP40ペプチドと特異的に反応する抗体の産生について免疫化学的にスクリーニングでき、モノクローナル抗体を単離できる。
[0049]本明細書において使用される用語「抗体」とは、本発明のCRP40タンパク質と同様に特異的に反応するその断片を含むものとする。抗体は、従来技術を用いて断片化し、断片を上記と同様の方法でその有用性についてスクリーニングできる。例えば、断片は、抗体をペプシンで処理することによって作製できる。得られた断片をさらに処理してジスルフィド架橋を還元することができる。
[0050]キメラ抗体誘導体、すなわち、可変非ヒト動物ペプチド領域及び定常ヒトペプチド領域の組合せに起因する抗体分子も、本発明の範囲内に考慮される。キメラ抗体分子は、例えば、マウス、ラット又はその他の種の抗体に由来する抗原結合ドメインを定常ヒトペプチド領域とともに含み得る。従来法を用いて、本発明のCRP40タンパク質を認識する免疫グロブリン可変領域を含むキメラ抗体を作製できる(例えば、Morrisonら、Proc.Natl Acad.Sci.U.S.A.81、6851(1985);Takedaら、Nature 314、452(1985)、Cabillyら、米国特許第4,816,567号;Bossら、米国特許第4,816,397号;Tanaguchiら、欧州特許公報EP171496;欧州特許公報0173494、英国特許GB2177096B参照のこと)。
[0051]本明細書に記載される本発明のCRP40タンパク質と特異的に反応するモノクローナル又はキメラ抗体は、抗原結合ドメインの可変領域、特に保存されたフレームワーク領域の一部がヒト起源であり、超可変領域のみが非ヒト起源であるヒト定常領域キメラを作製することによって、さらにヒト化できる。このような免疫グロブリン分子は、当技術分野で公知の技術によって作製できる(例えば、Tengら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.、80、7308〜7312頁(1983);Kozborら、Immunology Today、4、7279(1983);Olssonら、Meth.Enzymol.、92、3〜16頁(1982))及びPCT国際公開第92/06193号パンフレット又はEP0239400)。ヒト化抗体はまた、商業的に製造され得る(Scotgen Limited、2 Holly Road、Twickenham、Middlesex、Great Britain)。
[0052]CRP40又はモータリン−2をコードする核酸分子又はオリゴヌクレオチドはまた、神経学的疾患を治療する遺伝子治療法において使用できる。CRP40/モータリン−2をコードするオリゴヌクレオチドの、このような疾患を患う患者への投与は、細胞CRP40/モータリン−2を高め、それによって疾患の症状の少なくとも一部を軽減するよう機能する。
[0053]用語「オリゴヌクレオチド」とは、天然に存在する塩基、糖及び糖間(骨格)結合からなるヌクレオチド又はヌクレオシドモノマーのオリゴマー又はポリマーを指す。この用語はまた、天然に存在しないモノマー又はその一部を含むが同様に機能する、修飾されたか、置換されたオリゴヌクレオチドも含む。このような修飾されたか、置換されたオリゴヌクレオチドは、増強された細胞取り込み又はヌクレアーゼの存在下での高められた安定性などの特性のために、天然に存在する形を上回って好ましい場合がある。この用語はまた、2つ以上の化学的に別個の領域を含むキメラオリゴヌクレオチドを含む。例えば、キメラオリゴヌクレオチドは、有益な特性(例えば、高められたヌクレアーゼ耐性、高められた細胞への取り込み)を付与する修飾されたヌクレオチドの少なくとも1つの領域を含む場合もあるし、又は本発明の2つ以上のオリゴヌクレオチドを連結してキメラオリゴヌクレオチドを形成してもよい。
[0054]本発明の治療用オリゴヌクレオチドは、リボ核酸又はデオキシリボ核酸であり得、天然に存在する塩基、例えば、アデニン、グアニン、シトシン、チミジン及びウラシルを含み得る。オリゴヌクレオチドはまた、修飾された塩基、例えば、キサンチン、ヒポキサンチン、2−アミノアデニン、6−メチル、2−プロピル及びその他のアルキルアデニン、5−ハロウラシル、5−ハロシトシン、6−アザチミン、シュードウラシル、4−チオウラシル、8−ハロアデニン、8−アミノアデニン、8−チオールアデニン、8−チオールアルキルアデニン、8−ヒドロキシルアデニン及びその他の8−置換アデニン、8−ハログアニン、8−アミノグアニン、8−チオールグアニン、8−チオールアルキルグアニン、8−ヒドロジル(hydrodyl)グアニン及びその他の8−置換グアニン、その他のアザ及びデアザウラシル、チミジン、シトシン、アデニン又はグアニン、5−トリ−フルオロメチルウラシル及び5−トリフルオロシトシンを含み得る。
[0055]本発明のその他の治療用オリゴヌクレオチドは、修飾されたリン酸、リン酸骨格中の酸素へテロ原子、短鎖アルキル又はシクロアルキル糖間結合又は短鎖へテロ原子若しくは複素環糖間結合を含み得る。例えば、オリゴヌクレオチドは、ホスホロチオエート、ホスホトリエステル、メチルホスホネート及びホスホロジチオエートを含み得る。例えば、ホスホロチオエート結合は、4〜6個の3’末端塩基しか結合しない場合もあるし、すべてのヌクレオチドと結合する場合もあるし、1対の塩基しか結合しない場合もある。
[0056]本発明の治療用オリゴヌクレオチドはまた、治療用又は実験用試薬としてより適している可能性があるヌクレオチド類似体を含み得る。本発明に従うオリゴヌクレオチド類似体の例として、DNA(又はRNA)中のデオクスリボース(deoxribose)(又はリボース)リン酸骨格が、ペプチド中に見られるものと同様のポリミド(polymide)骨格で置換されているペプチド核酸(PNA)がある(P.E.Nielsonら、Science 1991、254、1497)。PNA類似体は、酵素による分解に対して耐性であり、in vivo及びin vitroにおいて長い寿命を有することがわかっている。PNAはまた、PNA鎖とDNA鎖の間の電荷斥力がないために、相補DNA配列とより強い結合を形成する。その他のオリゴヌクレオチド類似体は、ポリマー骨格、環状骨格又は非環状骨格を含むヌクレオチドを含み得る。例えば、ヌクレオチドは、モルホリノ骨格構造を有し得る(米国特許第5,034,506号)。オリゴヌクレオチド類似体はまた、レポーター基、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的特性を改良する基又はアンチセンスオリゴヌクレオチドの薬力学的特性を改良する基などの基を含み得る。当業者には当然であろうが、アンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、糖模倣物を組み込むことができる。
[0057]核酸分子は、先に記載された当技術分野で公知の手順を用い、化学合成及び酵素的連結反応を用いて構築できる。本発明の核酸分子は、天然に存在するヌクレオチド又は分子の生物学的安定性を高めるよう、若しくはmRNA若しくは天然の遺伝子とともに形成された二本鎖の物理的安定性を高めるよう設計された、さまざまに修飾されたヌクレオチド、例えば、ホスホロチオエート誘導体及びアクリジン置換ヌクレオチドを用いて化学合成できる。CRP40/モータリン−2は、CRP40/モータリン−2配列が高効率調節領域の制御下で産生される、組換えプラスミド、ファージミド又は弱毒化ウイルスの形で細胞に導入される発現ベクターを用いて生物学的に製造でき、その活性は、ベクターが導入される細胞種によって決まり得る。
[0058]オリゴヌクレオチドは、ひとたび調製すると、当技術分野の技術、例えば、ベクター(レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター及びDNAウイルスベクター)又はマイクロインジェクションなどの物理的技術を用いて組織又は細胞に導入できる。オリゴヌクレオチドは、in vivoに直接投与してもよいし、in vitroで細胞をトランスフェクトし、次いで、in vivo投与するために用いることもできる。
[0059]循環器疾患の治療では、病的状態をもたらす血小板凝集の出現を減少させるためにCRP40/モータリン−2の発現をダウンレギュレートすることが望ましい。当業者には当然であろうが、CRP40/モータリン−2発現は、タンパク質又は核酸レベルのいずれかで阻害できる。具体的な実施例に詳細に記載されるように、CRP40又はモータリン−2の合成阻害剤は、例えば、CRP40活性の減少を検出するよう設計されたアッセイ、例えば、血小板凝集についてのフローサイトメトリーを用いて調べることができる。
[0060]CRP40及びモータリン−2はまた、例えば、アンチセンス、snp又はsiRNA技術を用いて核酸レベルで阻害できる。CRP40/モータリン−2をコードする核酸分子を用いて、CRP40又はモータリン−2を阻害するために治療的に有用であり得るCRP40/モータリン−2に対するアンチセンスオリゴヌクレオチドを調製できる。したがって、本発明のCRP40/モータリン−2をコードする核酸配列に対して相補的であるアンチセンスオリゴヌクレオチドも提供する。本明細書において使用される用語「アンチセンスオリゴヌクレオチド」とは、標的CRP40又はモータリン−2核酸配列に対して相補的であるヌクレオチド配列を意味する。
[0061]用語「オリゴヌクレオチド」とは、天然に存在する塩基、糖及び糖間(骨格)結合からなるヌクレオチド又はヌクレオシドモノマーのオリゴマー又はポリマーを指す。この用語はまた、天然に存在しないモノマー又はその一部を含むが同様に機能する、修飾されたか、置換されたオリゴマーも含む。このような修飾されたか、置換されたオリゴヌクレオチドは、増強された細胞取り込み又はヌクレアーゼの存在下での高められた安定性などの特性のために、天然に存在する形を上回って好ましい場合がある。この用語はまた、2つ以上の化学的に別個の領域を含むキメラオリゴヌクレオチドを含む。例えば、キメラオリゴヌクレオチドは、有益な特性(例えば、高められたヌクレアーゼ耐性、高められた細胞への取り込み)を付与する修飾されたヌクレオチドの少なくとも1つの領域を含む場合もあるし、又は本発明の2つ以上のオリゴヌクレオチドを連結してキメラオリゴヌクレオチドを形成してもよい。
[0062]本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、リボ核酸又はデオキシリボ核酸であり得、天然に存在する塩基、例えば、アデニン、グアニン、シトシン、チミジン及びウラシルを含み得る。オリゴヌクレオチドはまた、修飾された塩基、例えば、キサンチン、ヒポキサンチン、2−アミノアデニン、6−メチル、2−プロピル及びその他のアルキルアデニン、5−ハロウラシル、5−ハロシトシン、6−アザチミン、シュードウラシル、4−チオウラシル、8−ハロアデニン、8−アミノアデニン、8−チオールアデニン、8−チオールアルキルアデニン、8−ヒドロキシルアデニン及びその他の8−置換アデニン、8−ハログアニン、8−アミノグアニン、8−チオールグアニン、8−チオールアルキルグアニン、8−ヒドロジル(hydrodyl)グアニン及びその他の8−置換グアニン、その他のアザ及びデアザウラシル、チミジン、シトシン、アデニン又はグアニン、5−トリ−フルオロメチルウラシル及び5−トリフルオロシトシンを含み得る。
[O063]本発明のその他のアンチセンスオリゴヌクレオチドは、修飾されたリン酸、リン酸骨格中の酸素へテロ原子、短鎖アルキル又はシクロアルキル糖間結合又は短鎖へテロ原子若しくは複素環糖間結合を含み得る。例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、ホスホロチオエート、ホスホトリエステル、メチルホスホネート及びホスホロジチオエートを含み得る。例えば、ホスホロチオエート結合は、4〜6個の3’末端塩基しか結合しない場合もあるし、すべてのヌクレオチドと結合する場合もあるし、1対の塩基しか結合しない場合もある。
[0064]本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、治療用又は実験用試薬としてより適している可能性があるヌクレオチド類似体を含み得る。オリゴヌクレオチド類似体の例として、DNA(又はRNA)中のデオクスリボース(deoxribose)(又はリボース)リン酸骨格が、ペプチド中に見られるものと同様のポリミド(polymide)骨格で置換されているペプチド核酸(PNA)がある(P.E.Nielsonら、Science 1991、254、1497)。PNA類似体は、酵素による分解に対して耐性であり、in vivo及びin vitroにおいて長い寿命を有することがわかっている。PNAはまた、PNA鎖とDNA鎖の間の電荷斥力がないために、相補DNA配列とより強い結合を形成する。その他のオリゴヌクレオチド類似体は、ポリマー骨格、環状骨格又は非環状骨格を含むヌクレオチドを含み得る。例えば、ヌクレオチドは、モルホリノ骨格構造を有し得る(米国特許第5,034,506号)。オリゴヌクレオチド類似体はまた、レポーター基、オリゴヌクレオチドの薬物動態学的特性を改良する基又はアンチセンスオリゴヌクレオチドの薬力学的特性を改良する基などの基を含み得る。当業者には当然であろうが、アンチセンスオリゴヌクレオチドはまた、糖模倣物を組み込むことができる。
[0065]アンチセンス核酸分子は、提供されたものなどのCRP40アミノ酸配列情報に基づいて、当技術分野で公知の手順を用い、化学合成及び酵素的連結反応を用いて構築できる。本発明のアンチセンス核酸分子、又はその断片は、天然に存在するヌクレオチド又は分子の生物学的安定性を高めるよう、若しくはmRNA若しくは天然の遺伝子とともに形成された二本鎖の物理的安定性を高めるよう設計された、さまざまに修飾されたヌクレオチド、例えば、ホスホロチオエート誘導体及びアクリジン置換ヌクレオチドを用いて化学合成できる。アンチセンス配列は、アンチセンス配列が高効率調節領域の制御下で産生される、組換えプラスミド、ファージミド又は弱毒化ウイルスの形で細胞に導入される発現ベクターを用いて生物学的に製造でき、その活性は、ベクターが導入される細胞種によって決まり得る。
[0066]アンチセンスオリゴヌクレオチドは、当技術分野の技術、例えば、ベクター(レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター及びDNAウイルスベクター)又はマイクロインジェクションなどの物理的技術を用いて組織又は細胞に導入できる。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、in vivoに直接投与してもよいし、in vitroで細胞をトランスフェクトし、次いで、in vivo投与するために用いることもできる。
[0067]別の実施形態では、siRNA技術を、CRP40又はモータリン−2の発現を防ぐために適用できる。CRP40/モータリン−2中の領域に対応し、CRP40/モータリン−2遺伝子を選択的に標的とするsiRNA断片などの核酸断片の適用を用いて、CRP40/モータリン−2発現をブロックし、血小板凝集の減少をもたらすことができる。このようなブロッキングは、siRNA断片がCRP40/モータリン−2遺伝子と結合し、それによって機能的CRP40/モータリン−2を生じる遺伝子の翻訳を妨げる場合に起こる。
[0068]CRP40/モータリン−2に対応するSiRNA、低分子干渉RNA分子は、自動化システムを含む核酸合成の十分に確立された方法を用いて作製する。CRP40/モータリン−2遺伝子の構造は公知であるので、それに対応するRNAの断片は、アンチセンスオリゴヌクレオチドに関して上記に概説したように、容易に作製できる。CRP40/モータリン−2活性をブロックするよう選択したsiRNAの有効性は、CRP40/モータリン−2を発現する細胞株を用いて確認できる。手短には、選択されたsiRNAを、適当な増殖条件下でCRP40/モータリン−2を発現する細胞株とともにインキュベートする。siRNAがCRP40/モータリン−2DNAと結合し、CRP40/モータリン−2DNAの発現の減少をもたらすのに十分な反応時間の後、反応混合物を、このような発現の減少が起こったかどうかを調べるために試験する。適したsiRNAは、機能的CRP40/モータリン−2を生じるためのCRP40/モータリン−2遺伝子のプロセシングを妨げる。これは、反応混合物中のCRP40/モータリン−2機能、例えば、CREB活性を評価することによって検出できる。
[0069]当業者には当然のことながら、本方法において有用なsiRNA断片は、CRP40又はモータリン−2をコードする核酸の特定の領域から導くことができる。さらに、適した修飾として、例えば、1個又は複数のヌクレオチド塩基の付加、欠失又は置換が挙げられ、ただし、修飾されたsiRNAは、標的とされるCRP40/モータリン−2遺伝子と結合するその能力を保持する。選択したsiRNA断片は、使用するのにより望ましい断片を生じるよう、さらに修飾できる。例えば、siRNA断片は、アンチセンスオリゴヌクレオチドについて記載されたものと同様の方法で安定性の増大を達成するよう修飾できる。
[0070]本発明の実施形態は、制限とは考えられない、以下の具体的な実施例を参照して記載される。
[0071]以下の実験研究は、用いた方法及び材料を参照して、並びに得られた結果を参照して記載されている。
実施例1−ヒトCRP40の特性決定
方法及び材料
MOBIX、マクマスター大学(McMaster University)によって合成されたBQ224193プライマーの作製:
[0072]ヒト脳RNA(Ambion)を、MuLV逆転写酵素(Applied Biosystems)を用いて逆転写し、MOBIX、マクマスター大学によって設計された、5’atg gat tct tct gga ccc aag cat3’(センスプライマー、配列番号3)及び5’tcg ttc ctt ctt tgg ccg gtt ttt t3’(アンチセンスプライマー、配列番号4)を用いて720塩基対の断片(Genbank BQ224193)を増幅した。用いた条件は、95℃、2.25分(min)、95℃−15秒、60℃−30秒、72℃−55秒、40サイクル72℃−7.0分とした。PCR産物を、1×TAE及び0.05%エチジウムブロマイド(EtBr)を含む1%アガロースゲルに流した。100bpマーカー(Biorad)に対する720のバンドを切り出し、Qiagenゲル抽出キットを用いて精製し、配列決定した。
BQ224193クローニング
[0073]クローニングを容易にするために、Bam H1及びEcoR1制限酵素部位を、センス及びアンチセンスプライマーの5’にそれぞれ導入した。その後のRT−PCR及び産物の解析により、740bpの断片が示され、これを上記のようにアガロースゲルから精製した。PGEX−2Tベクター(Invitrogen)及び740bp断片を、以下のとおりの制限酵素を用いて消化し:0.5μg(1μlの500μg/μl)ベクター、4.0μlの10×Y+/Tangoバッファー、1.0μl BamH1(5U)、EcoR1、1.0μl(5.0U)、13.0μl DHO、32μl BQ224193−740bp断片(0.6μg)、8μl 10×Y+/Tangoバッファー、2.0μl BamH1(10U)、2.0μl EcoR1(10U)、混合し、37℃で1時間(h)インキュベートし、75℃、15分で酵素を不活化した。消化したベクター及びヒトCRP40断片を、0.05%EtBrを含む0.7%アガロースゲルに流し、別のレーンにマーカーとして1KBラダーを用いた。1.8Kb及び740bpのバンドを別個に切り出し、ゲル抽出キット(Qiagen)を用いて精製した。740bp断片を、以下のとおりPGEX−2Tベクターに連結した:切り出した740bp BQ224193 DNA、14.0μl、切り出したpGEX−2T、2.0μl、10×リガーゼバッファー、2.0μl、T4 DNAリガーゼ(Fermentas)を混合し、22℃で1時間インキュベートし、65℃で10分間酵素を不活化した。産物を−20℃で形質転換まで凍結した。
BL21大腸菌細胞の調製及び形質転換
[0074]コンピテント細胞を以下のとおりに調製した。BL−21大腸菌(Invitrogen)リフォライズド(lypholized)粉末を、シェーカーに入れた1.0mlのLB培地中、37℃、250rpmで一晩再懸濁した。次いで、大腸菌を、LBアガープレート上にプレーティングした。24時間インキュベートした後、シングルコロニーを用いて1mlのLBを15mlのファルコンチューブに播種し、37℃、250rpmで一晩インキュベートした(New Brunswick Scientific Co.Inc,Series 25D)。18時間インキュベートした後、100mlのLB培地に200μlの一晩培養物を播種し、37℃、200rpmでOD600が0.4〜0.5まで(約3.5時間)インキュベートした。培養物を2000rpmで5分間沈降させ、1.0mlのCaCl溶液(50mM CaCl、10mM Tris−HCL、pH8.0)及び24mlのCaCl溶液にペレットを再懸濁した。次いで、この溶液を氷上で15分間インキュベートし、2000rpmで5分間沈降させ、ペレットを3mlのCaCl溶液に再懸濁した。その後の形質転換には新たなコンピテント細胞を用いた。形質転換:20μlの連結した混合物を、200μlのコンピテント細胞と混合し、氷上で45分間、次いで、42℃の水浴中で2分間インキュベートし、氷上で短期間に冷却した。形質転換された細胞(100μl)を、900μlのLBG(LB培地中、20mMグルコース)と混合し、振盪せずに37℃で1時間インキュベートした。切断されていないベクターも並行して形質転換した。1時間後、BQによって形質転換された細胞100μl、切断していないベクターによって形質転換された細胞100μl及びコンピテント細胞を、アンピシリンを含むLBアガープレートにプレーティングし、37℃で一晩インキュベートした。
BQタンパク質の調製:
[0075]翌日、コロニーを選び取り、播種し(1.5mlエッペンドルフチューブ)、シェーカー(250rpm)上に置き、翌日、3.0mlのLBアンピシリン培地を、50μlの、OD600が0.5となるまで一晩増殖させた培養物と混合した。各チューブにIPTG(100mM)を加え、次いで、これを14℃で22時間インキュベートし、13000rpmで30秒間沈降させた。上清を破棄した。ペレットを300μlの1×PBSに再懸濁し、13000rpmで30秒間遠心分離した。次いで、1×PBSで2回洗浄した。ビーズにグルタチオン溶出バッファー(10μl)を加え、5分間インキュベートし、13000rpmで5分間遠心分離した。上清を新しいチューブに移し、それに10μlのローディングバッファーを加えた。上記の画分のすべてをSDS−PAGEでロードした。
ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)
[0076]ブラッドフォード法を用いてタンパク質濃度を調べた。手短には、10μgのタンパク質を、サンプルバッファー(0.625M Tris、2%SDS、0.05%β−メルカプトエタノール、10%グリセロール、0.01%ブロモフェノールブルー、pH6.8)と混合し、4分間沸騰させた(Bradford 1976)。SDS−PAGE(12%アクリルアミド)を、以下の手順で用いた:ランニングバッファー(0.025M Tris、pH8.3、0.3Mグリシン、0.1%SDS)及び65Vを適用した。SDS−PAGE分析のために、ペレットを20μlの1×PBSに再懸濁した。上清を、50μlの50%グルタチオンセファロース4Bと室温で5分間混合した。100μlの1×−PBSを加え、次いで、混合物を13000rpmで30秒間遠心分離した。ペレットを1×−PBSで2回洗浄し、ビーズにグルタチオン溶出バッファー(10μl)を加え、5分間インキュベートし、13000rpmで5分間遠心分離した。最後に、上清を新たなチューブに移し、10μlのローディングバッファーを加えた。次いで、上記の画分のすべてをSDS−PAGEでロードした。
BQ融合タンパク質を用いるポリクローナル抗体の作製
[0077]0.5μgの純粋なBQタンパク質を、10%アクリルアミドゲルの各レーンに流し、ニトロセルロースフィルターペーパーに移した(26μg/cmという結合能)。ポンソー−S染色されたBQバンドを切り出し、−20℃で保存した。約30μgのBQタンパク質をホモジナイズし、最初の注射に要した。2匹のニュージーランドウサギを用い、以下のプロトコールを用いた:注射後、0、14、42、134日に、BQスラリーを襟首に、4箇所の注射部位(各注射部位に250μg)で皮下(s.c.)注射し、13、32、50、89及び146日に出血を実施した。各ウサギから約100mlの血液を採取し、血清を採取し、遠心分離し、アリコートに0.2%のアジ化ナトリウムを加えた。
BQ抗体の精製
[0078]Sigma製のプロテインA抗体精製キットを用いた。手短に記載する。抗体精製には10mlの粗BQ血清を用いた。カラムから1.0mlの10画分を集め、OD280nMを調べ、精製したBQ抗体をアリコートに分け、−80℃で保存した。
機能研究−タンパク質結合アッセイ
[0079]非放射性ドーパミン(DA)の存在下、BQ融合タンパク質を用いて、トリチウム化N−プロピルノルアポモルフィン([H]−NPA)結合を実施した。手短には、アッセイを3連で実施し、以下の溶液及びプロトコールからなっていた:50mM TRIS、5.0mM MgCl、1.0mM EDTA、0.1mM DTT、0.1mM PMSF、100mg/mlバシトラシン及び5.0mg/mlダイズトリプシン;DA(mw=189.6)を、0.1%アスコルビン酸に溶解し;各試験管を短時間ボルテックス処理し、振盪水浴中37℃で2時間インキュベートし;受容体結合装置(Brandel、米国)を蒸留水で3回洗浄し;次いで、アッセイバッファー、50nM TRIS、1mM EDTA pH7.4での洗浄を繰り返し;18本の試験管を結合プラットフォームにセットし、ガラス繊維濾紙をプラットフォーム上に置いた。サンプルを濾紙に通し、3連続洗浄を行い;シンチレーションチューブ中に入れ、5.0mlの生分解性カウンティングシンチラント(Biodegradable Counting Scintillant)を加え、放射能カウントを測定した(Amersham,米国)。
DRD2でトランスフェクトされたSH−SY5Yヒト神経芽細胞腫細胞に関する研究
[0080]この研究に用いたSH−SY5Y細胞株(ATCCから入手)は、十分に特性決定されている。この細胞株は、内因性ドーパミン受容体を発現せず、したがって、以下の方法を用いて細胞をドーパミンD2の長いアイソフォームでトランスフェクトした。Guthrie cDNA Resource centre(ペンシルバニア、米国)によって寛大にも提供された、ドーパミンDRD2受容体を、哺乳動物発現ベクター(pcDNA3.1(+))にサブクローニングした。このプラスミドDNAを、Invitrogen製のTOPO10化学的コンピテント大腸菌を用いて大量に調製した。手短には、1コロニーを、5mlのLBアンピシリンとともに播種し、37℃、250rpmで8時間インキュベートした。培養物(0.5ml)を、500mlフラスコに入れた250mlのLBアンピシリンに移し、37℃、振盪機単位(275rpm、24時間)でインキュベートした(New Brunswick Scientific Co.Inc、Series25D)。培養物を回収し、移し、遠心分離し、残存するペレットを、先に記載されたようにDNAの抽出のために処理した(QIAGENプラスミド精製プロトコール)。DNAをスペクトロホメトリー(spectrophometry)(Beckman640)によって定量し、アリコートに分け、−80℃で保存した。
SH−SY5Y細胞のトランスフェクション
[0081]pcDNA3.1(+)ベクターを、リポフェクション法によってSH−SY5Y細胞に導入した(Invitrogen Life Science technology.米国)。手短には、24μgのDRD2プラスミドDNAを、1.5mlのOpti MEM培地と混合し、60μlのリポフェクタミン2000試薬を加え、1.5mlのOpti MEM培地及びSH−SY5Y細胞と混合した。D2L受容体を安定に発現するジェネテイシン耐性クローンを、[H]スピレロン(spirerone)結合アッセイによってスクリーニングし、200μg/mlのジェネテイシンを含むRPMI培地(10%胎児ウシ血清、1mM グルタミン酸、50U/mlのペニシリン及び50U/mlのストレプトマイシンを含むRPMI)で維持した。細胞を、新たなRPMI培地においてコンフルエンスに増殖させた(サブクローニング後5〜6日)。
細胞成分画分:核、ミトコンドリア、上清(サイトゾル)のホモジナイズ
[0082]SH−SY5Y細胞を削り取り、この手順を2回繰り返した。細胞を5分間インキュベートし、2000rpmで5分間遠心分離し、上清を破棄した。ペレットを0.5mlの0.35Mスクロースバッファー(wPMSF)に再懸濁し、ホモジナイズし、1000gで10分間遠心分離した。上清を遠心分離し、ペレットを0.32Mのスクロースバッファー(wPMSF)に再懸濁し、ホモジナイズし、遠心分離した。ペレットを0.053mlのTris−EDTA PMSFに再懸濁し、核画分1と名づけた。上清を遠心分離し、得られた上清を保存し、サイトゾル画分1と名づけた。残ったペットを、0.150mlのTris−EDTA−PMSFに再懸濁し、ミトコンドリア画分1と名づけた。
[0083]各細胞画分を、1)100μMのDA、2)100μMのハロペリドール、3)100μMのDAと100μMのハロペリドールの両方、4)負の対照に曝露した。細胞を神経伝達物質及び/又は神経遮断薬(抗精神病薬)に曝露し、一晩静置した。BQ一次抗体を用いるウェスタンイムノブロッティングを実施し、続いて、ホースラディッシュペルオキシダーゼが結合したポリクローナル二次抗体を用いてイムノブロッティングを行った。
5’及び3’cDNA末端のRNAリガーゼ媒介性迅速増幅(RLM−RACE PCR)
[0084]ヒト脳由来の全RNAは、Ambionから購入し、BQ遺伝子特異的プライマーを増幅するためのcDNAライブラリーとして用いた。RLM−RACE−PCRキットは、Invitrogen(Invitrogen life technologies、カリフォルニア、米国)から購入した。まず、ヒト脳全RNAをウシ腸ホスファターゼで処理して、末端切断されたmRNA及びすべてのその他の非mRNAから5’リン酸を除去した。手短には、2.5μlの全RNA、1.0μlの10×CIPバッファー、1.0μlのRNase out、1.0μlのCIP酵素及び4.5μlのDEPC水を、1.0μlの微量遠心管中で混合し、ボルテックス処理し、遠心分離し、50℃の水浴中で1時間インキュベートし、次いで、遠心分離し、氷上に置き、RNAを沈殿させ、90μlのDEPC水及び100μlのフェノール:クロロホルムを加え、30秒間ボルテックス処理し、RTで5分間遠心分離し、移した水相に、10mg/mlムール貝グリコーゲン2μl及び3M酢酸ナトリウム、pH5.2、10μlを加え、続いて、混合した。次いで、220μlの95%エタノールを加え、続いて、ボルテックス処理した。混合物をドライアイス上に10分間置き、遠心分離し、上清を除去した。次いで、500μlの70%エタノールを加えてRNAペレットを可溶化した。次いで、溶液を4℃で2分間遠心分離した。上清を除去し、ペレットを7μlのDEPC水に再懸濁した。含まれる次の主要なステップは、脱リン酸化されたRNAを、タバコ酸性ピロホスファターゼで処理して、全長mRNAから5’キャップ構造を除去することであった。手短には、7μlの脱リン酸化RNA、1μlの10×TAPバッファー(40U/μl)、1μlのRNaseOut、1μl TAP(0.5u/μl)を加え、混合し、ボルテックス処理し、遠心分離し、37℃で1時間インキュベートした。上記の沈殿手順を正確に反復した。mRNAをキャップ除去した後、次のステップは、遺伝子特異的Gene Racer RNA Oligoを、Ambionヒト脳全RNAの5’末端に連結することであった。手短には、予めアリコートに分けた凍結乾燥したGeneRacer RNA Oligo(0.25μg)を含有する試験管に、7μlのキャップ除去したRNAを加え、混合し、遠心分離し、次いで、65℃の水浴中でインキュベートし、混合物を氷上に2分間おいた。次いで、遠心分離した混合物に以下の試薬:1μlの10×溶解液バッファー、1μlの10mM ATP、1μlのRNaseOut(40U/μl)、1μlのT4 RNAリガーゼ(5U/μl)を加え、37℃で1時間インキュベートし、短時間遠心分離し、氷上に置いた。上記の沈殿手順を正確に反復した。5’連結ステップによって、キャップ除去したmRNAに連結されたGeneRacer RNA Oligoを提供したが、これは相補cDNAへの逆転写に必要であった。手短には、1μlのヘキサマープライマー及び1μlのdNTPを加え、混合してRNAを連結し、65℃で5分間インキュベートし、続いて、混合物を氷上に2分間置き、遠心分離した。次いで、以下の試薬:12μlの連結されたRNA及びプライマー混合物、4μlの5×第1鎖バッファー、2μlの0.1M DTT、1μlのRNaseOut(40U/μl)、1μlのSuperscript III(200U/μl)を加え、次いで、溶液を混合し、50℃で50分間インキュベートした。RT反応を70℃で不活化し、遠心分離した。次いで、RT反応物に、1μlのRNase H(2U)を37℃で30分間加えた。PCRのプロトコールは以下のとおりとした:94℃、2.0分、1サイクル;94℃、30秒、5サイクル;72℃、2.0分、5サイクル;94℃、30秒、5サイクル;70℃、2.0分、5サイクル;94℃、30秒、20サイクル;65℃、30秒、20サイクル;68℃、2.0分、1サイクル;68℃、10分、1サイクル(Invitrogen Life Science Technologies)。
トリゾール法を用いるRNA単離
[0085]RNA単離には、およそ50〜100mgのウシ、ラット組織、リンパ球及び神経芽細胞腫SH−SY5Y細胞を用いた。組織を、1000μlのTri−pure試薬と混合し、ホモジナイズした。次いで、この溶液を、1.5mlの微量遠心管に注ぎ入れ、室温で5分間インキュベートした。直後に、200μlのクロロホルムを加え、15秒間激しく振盪し、20分間静置した。次いで、サンプルを12000、4℃で15分間遠心分離し、遠心分離した無色の相を回収し、新しい試験管に移し、これに500μlのイソプロパノールを加えた。この溶液を室温で10分間沈殿させ、次いで、12000gで10分間遠心分離し、上清を破棄した。ペレットを、75%エタノールに再懸濁し、5分間遠心分離し、乾燥させた。次いで、30μlのDEPC処理したRNase不含HOに懸濁した。RNAを55℃で15分間インキュベートし、Beckman分光光度計DU−640を用いてRNA濃度及び純度について分析した。
ポリ(A)RNAの単離
[0086]ウシ組織及び神経芽細胞腫SH−SY5Y細胞を回収し、トリゾール試薬(先に記載した)で処理して全RNAを単離した。200μgの全RNAを用いて、樹脂1グラムあたり10mgのRNAの容量を含むOligo Dtセルロースを用いてポリA RNAを単離した。ポリA RNA単離には、以下の試薬:1)結合バッファー(7.5のpH最終溶液)、10mM Tris−HCl(pH7.5)、0.5M NaCl、1mM EDTA(pH7.5)、0.5%SDS;2)2×結合バッファー(7.5のpH最終溶液)、20mM Tris−HCl(pH7.5)、1M NaCl、2mM EDTA(pH7.5)、1% SDS;3)洗浄バッファー(7.5のpH最終溶液)、10mM Tris−HCl(pH7.5)、0.5M NaCl、1mM EDTA(pH7.5);4)溶出バッファー(7.5のpH最終溶液)、10mM Tris−HCl(pH7.5)、1mM EDTAを用いた。溶出したポリ(A)+RNAを、5つの0.5mLのアリコート溶出バッファーに加え、Beckman U−640分光光度計を用いてA260を読み取り、最大ポリAを含むアリコートを決定した。
ノーザンブロット
[0087]神経芽細胞腫SH−SY5Y細胞、ヒト組織及びウシ組織由来の20マイクログラムのポリA RNAを、1.0%ホルムアルデヒドアガロースゲルで分離し、Hybondナイロンフィルター(Amersham Pharmacia Biotec、英国)にトランスファーし、これを80℃で2時間ベイキングした。プレハイブリダイゼーションは、95℃の70μlのサケ精子DNA及びExpress−Hybを含んでおり、68℃で2時間回転させた。ブロットをα−32P−dCTP−標識cDNAプローブと45℃で22時間ハイブリダイズさせ、2×SSCで洗浄した。ブロットをKodak X線フィルムに曝露させた。ハイブリダイゼーションプローブは、BQ224194プライマー由来の720bpの断片から調製した。用いたプライマー対は、フォワードプライマー:5’atg gat tct tct gga ccc aag cat 3’(配列番号3)及びリバースプライマー5’tcg ttc ctt ctt tgg ccg gtt ttt t3’(配列番号4)からなるものであった。同一フィルターを、RNAの完全性及び量の両方の内部対照としてβ−アクチンプローブとハイブリダイズさせた。
リアルタイムPCR実験の標準曲線の作製:
[0088]6濃度(1pg〜10ag)のcDNAを含む未知SH−SY5Y cDNAサンプルの絶対量測定のために標準曲線を用いた。以下のプロトコールを用いて第1及び第2のPCR反応を作製し、SH−SY5Y cDNAを含む純粋なcDNAアンプリコン及びフォワードBQプライマー、2及びリバースプライマー、4を作製した:第1のPCR反応、50mM MgCl、0.75μl、10×バッファー、2.5μl、2、4プライマーミックス、、2.0μl、SH−SY5Y cDNAサンプル番号1、2.5μl、プラチナTaq、0.2μl、DEPC水、14.55μl;95℃、2.25分、95℃、15秒、60℃、30秒、72℃、1.0分、72℃、7.0分;第2のPCR反応、50mM MgCl、1.5μl、10×バッファー、5.0μl、2、4プライマーミックス、4+4μl、SH−SY5Y cDNAサンプル番号1、5.0μl、プラチナTaq、0.4μl、DEPC水、29.10μl、同一条件でPCRを実施した。SH−SY5Y cDNA PCR産物QIAGEN Minielute PCR精製キットの精製。
リアルタイムPCR実験のRNAのマイクログラムあたりのコピー数の計算
[0089]以下の式を用いて標準曲線のコピー数を求めた:
コピー数/μl=濃度(g/μl)×6.032×10 23
塩基対の長さ×660
D2LでトランスフェクトされたSH−SY5Y cDNAを用いるリアルタイムPCRプロトコール:
[0090]ハロペリドールによって処理された、D2LでトランスフェクトされたSH−SY5Y細胞を、対照として役目を果たすHALで処理されていない同様の神経芽細胞腫細胞と比較した。すべてのサンプルは2連で実施し、鋳型なし対照(NTC)及び逆転写酵素なし対照(NRT)としてのサンプルも2連で調製した。以下のプロトコールを用いた:2×SYBRgreen、10.0μl、フォワードプライマー、P2、1.2μl、リバースプライマー、P4、1.2μl、逆転写酵素ミックス、0.2μl、DEPC H2O、6.4μl、SH−SY5Y cDNA、1.0μl;リアルタイムPCR条件、50℃、30秒(1サイクル)、95℃、15分(1サイクル)、95℃15秒(40サイクル)、60℃30秒(40サイクル)、72℃40秒(40サイクル)。
スタンレー財団神経病理学コンソーシアム(Stanley Foundation Neuropathology Consortium)から得た側坐核の死後脳スライドサンプルを用いるヒトCRP40免疫組織化学プロトコールの局在研究
[0091]スタンレー財団(The Stanley Foundation)によって寛大にも提供された60種のサンプルから3種のスライドを選択した。これらのスライドは、1)対照、2)薬物を使っていない統合失調症患者、3)15000K、HAL治療を受けた統合失調症患者からなっていた。これらのスライドを、4%ホルムアルデヒドとともにインキュベートし、PBSに30分間希釈した。直後に、薄片をPBSで各回5分間で3回洗浄し、各スライドは組織にできる限り近く乾燥させ、疎水性のペンで薄片に輪郭を書いた。次いで、薄片を3%正常ヤギ血清(NGS)(0.6%Triton X−100を含有するPBSに希釈した)とともに1時間インキュベートすることによってこの薄片をブロッキングした。次いで、このスライドを、0.6%Triton X−100(及び必要に応じて3%NGS)を含有するPBSに希釈した一次ヒトCRP40ポリクローナル抗体とともに、4℃で一晩インキュベートした(アルミホイルで包む)。翌日、スライドをPBSで各回5分間で3回洗浄し、スライドを、0.6%Triton X−100を含有するPBSに希釈したFITC二次抗体とともに4時間インキュベートし、次いで、薄片をPBSで6回洗浄し、スライドを適当なカバースリップでマウントし、マニキュア液で固定した。
結果
RT−PCRは、BQ224193プライマーの組合せから3種の別個のバンドが生じ、すべてがmot−2配列と相当な相同性を含むことを示した
[0092]Ambionヒト脳cDNAを用いるRT−PCRを、BQ224193配列から得た2種のフォワードプライマー及び3種のリバースプライマーを種々の組合せで用いて実施し、その結果、3種の別個のバンドが得られた(図1参照のこと)。1.2%のアガロースゲル及び15μlのEtBr(5mg/ml)を用いたその他のプライマー混合物と比較した、バンドの鮮明さ及びサイズの増大から、720bpからなる最大のバンドを実験のクローニングパートにおいて用いた。このバンドを溶出し、MOBIX、マクマスター大学での配列決定のために送った。配列決定解析結果は、一貫して、mot−2に対して96%のヌクレオチド相同性を示した。
制限酵素BamH1及びEcoR1を含む修飾されたプライマーを用いるRT−PCR断片、連結及びBL−21大腸菌細胞への形質転換
[0093]既知の720bp BQ断片に制限酵素部位を組み込むために以下のプライマーを合成し、その結果、740bpというわずかに大きいヌクレオチド断片が得られた(図2参照のこと)。以下のBamH1部位を含む5’プライマー:tag gga tcc atg gat tct tct gga ccc aag cat(配列番号1)及びEcoR1部位を含む3’プライマー、cta gaa ttc tca tcg ttc ctt ctt tgg ccg gtt ttt(配列番号2)を用いてRT−PCR反応を実施した。
[0094]大腸菌における、BQトランスジーンの組込み、融合タンパク質の発現、精製及び欠失は信頼の置けるものであり、速く、再現性があるので、これらの実験にはグルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)遺伝子融合系を用いた。pGEXプラスミドは、日本住血吸虫GSTを含む遺伝子及びトランスジーン融合物の高発現で誘導可能であるように機能する。さらに、pGEX−2Tベクターは、LacI遺伝子の高発現を化学的に誘導するためにTaqプロモーター部位を含む。イソプロピルβD−チオガラクトシダーゼ(IPTG)、ラクトース類似体を用いて、Lac遺伝子の発現を誘導し、最終的に多量のBQ融合タンパク質を翻訳した。
[0095]ベクターへの連結のための粘着末端を提供するために、740のBQ断片及びpGEX−2Tの消化を、上記の特異的制限酵素を用いて実施した。連結及びBL−21大腸菌細胞への形質転換後、形質転換体をアンピシリン耐性アガープレート上、37℃で一晩増殖させた。コロニーを選別し、アンピシリンを含むLB培地で一晩増殖させた。融合タンパク質の製造は、バッフル付フラスコに入れた、500mlのLB培地、10mlの一晩培養物、500μlのアンピシリンを用いることを含んでいた。翻訳は、500μlのIPTGの添加後に開始した。混合物を冷蔵された振盪機に、12℃、250rpmで23時間入れた。
[0096]適切なタンパク質フォールディングを可能にし、それによって融合タンパク質が可溶性型のままであることを可能にし、活発に機能的であることを可能にするためには、BQ融合タンパク質の最適温度は、12℃であった。翌日、混合物を遠心分離し、細胞のペレットを、ミニ−Cプロテアーゼ阻害剤錠剤を含有する1×PBSに再懸濁した。細胞を、フレンチプレスを用いて溶解した。放出された融合タンパク質を、グルタチオンセファロース4Bビーズのマトリックスと一晩結合させた。結合された融合タンパク質−グルタチオンセファロースマトリックスを、アフィニティークロマトグラフィーカラムに加えた。図3からわかるように、融合タンパク質の大部分は可溶性型であり、このことは、タンパク質が適切な活性状態にあるということを示す。画分をカラムから溶出し、分光光度法によってタンパク質濃度を調べた。
[0097]洗浄した後、酵素トロンビンプロテアーゼを加えることによって、結合している融合タンパク質を特定の部位でグルタチオンセファロースビーズから切断し、切断された生成物でSDS PAGE電気泳動を実施した。このゲルでクマシー染色も実施した(図4参照のこと)。
タンパク質結合研究
[0098]第1のタンパク質結合研究は、[3+H]NPA及び3種の異なる濃度の置換分子(DA、NPA)、それぞれ100μM、10μM及び1μMを含んでいた。タンパク質結合後、BeckmanシンチレーションカウンターでDPMカウントを実施した。各濃度の置換量は以下のとおりであった:100μM DA−78.6%、10μM DA−74.6%、1μM DA−55%及び100μM NAP−76.3%、100μM NPA−75%、100μM 64.3%(図5参照のこと)。
[0099]第2の結合研究は、[3+H]DA及び4種の異なる濃度の置換分子DA、それぞれ1000μM、100μM、10μM及び1μMを含んでいた。タンパク質結合後、BeckmanシンチレーションカウンターでDPMカウントを実施した。各濃度の置換量は以下のとおりであった:1000μM DA−75%、100μM DA−65%、10μM DA−60%。
BQ融合タンパク質を用いるヒトCRP40ポリクローナル抗体の作製
[00100]34μlの純粋なBQタンパク質を、12%アクリルアミドゲルにロードし、電気泳動を進行した。次いで、タンパク質をニトロセルロースペーパーにトランスファーし、約23kDaのはっきりと区別できる単一のバンドを、ポンソー−S染色を用いて同定した。このバンドを、鋭いはさみでできる限りバンドの近くを注意深く切り出した。次いで、このバンドを極めて小さな小片に切断し、1.5mlのダウンスハンドホモジナイザーに入れ、1mlの1×PBS中でつぶした。この溶液は、完全に一貫性のある乳白色の混合物であった。約30μgを、2匹のニュージーランドウサギ各々に注射した。4回の注射と多数回の出血の後(方法及び材料に記載される)、動物を屠殺し、血清を回収し、精製した。多数のBQ抗体濃度を用いるウェスタンイムノブロッティングの後、1:4000BQ抗体濃度が最良の結果を示した。ウェスタンイムノブロットにより、約40kDaに強いはっきりと区別できるバンドと、70kDaにあまり区別できないバンドが示された(図5参照のこと)。
RLM−RACE PCR
[00101]Invitrogen RACEキットを用いて、ヒト脳cDNAライブラリー(Ambion)から単離されたcDNAにより、BQ遺伝子の3’末端の配列決定が成功した。MOBIXによる配列決定の結果は、この一続きのPCR産物は、mot−2遺伝子と96%相同であるということを示した。PCR条件の最適化、例えば、1)アニーリング温度を下げること、2)サイクル数を増大させること、3)還元剤、DMSOを加えること、4)二次構造を正すためにベタインを加えること、5)熱性逆転写酵素(Superscript III)を用いてRACE cDNAを作製することは、すべて、BQ遺伝子の5’末端の陽性バンドを生成することができなかった。
陽性対照としてBQプライマー及びHela細胞を用いたRLM−RACE PCR結果
[00102]DA D2受容体を、SH−SY5Y神経芽細胞腫細胞にトランスフェクトしたが、これはこの特定の細胞株では、それらが内因性には見られないからである。100μM DA、100μM ハロペリドールのいずれか又は両方の組合せを添加した結果、SH−SY5Y細胞における対照と比較してBQ発現が大幅に増大した(図6参照のこと)。
ノーザンブロット
[00103]ノーザンブロットの最初の試みは、ラットSTR、ウシSTR、ヒトSTR、ヒト心臓、ヒト肝臓及びSH−SY5Y細胞由来の全RNAの使用を含んでいた。その後のブロットにより、標準と比較して2.8kbレベルにはっきりと区別できるバンドが示され、BQ転写物に相当する1.9kbレベルにわずかなバンドを見ることができた(図7参照のこと)。20μgのポリA RNAを用いてノーザンを繰り返し、結果は、モータリンに相当する2.8kb及びヒトCRP40タンパク質に相当する1.9kbに2つのはっきりと区別できるバンドを示し、SH−SY5Y細胞では特に明白であった。これが、ヒトCRP40は、モータリン遺伝子からの選択的にスプライスされた変異体であるということの第1の定量的証拠であった。さらに、ノーザンにより、スプライシング変異体は、モータリンよりも少量で発現され、CNSにおいて特異的であるという情報が提供された。
リアルタイムPCR
[00104]正常SH−SY5Y細胞と比較した、HALで処理した、DAD2LでトランスフェクトされたSH−SY5Y細胞におけるmRNAの定量のために2ステップリアルタイムPCR(RT−PCR)を実施した。2ステップRT−PCRは、MX3000PリアルタイムPCR(Stratagene)を用いて各サンプルにつき2重に実施した。用いたプライマーは、フォワード:5’TTGGCCGGCGATGTCACGGATGTG−3’(配列番号)及びリバース:5’−ACACACTTTAATTTCCACTTGCGT−3’(配列番号)。プライマー二量体は検出されず、転写物は最適PCR効率を示した。1pg〜10agの範囲の対照SH−SY5Y RNAサンプルから得た対応する精製cDNAを用いて、絶対標準曲線(図8)を構築した。MX3000PリアルタイムPCRを最適化し、増幅は対数期にあり、効率はPCRの過程において保たれることを確実にした。増幅の結果、HAL処理されたSH−SY5Y細胞は、より低いCT値を有し、これは、対照細胞と比較して最初の鋳型コピーにおけるほぼ100%の増大に相当するということが示された(図9)。これらの敏感な結果は、DA放出を増大させるHAL処理された細胞は、ヒトCRP40転写物を直接調節するということを示す。先の実験と同一のSH−SY5Y細胞を用いて相対定量を実施したが、ハウスキーピング遺伝子としてヒトシクロフィリンを用いた(図10及び11)。これらの結果は、DAD2L処理されたSH−SY5Y RNAのCT値は、対照SH−SY5Y RNAと同様であるということを示した。
死後NA脳検体におけるヒトCRP40の局在
[00105]NAの死後脳検体を含む3種のスライドを、免疫組織化学研究に用いた。ヒトCRP40に対する一次抗体を、1:200希釈で加え、FITC二次抗体を蛍光プローブとして用いた。翌日、共焦点顕微鏡(マクマスター大学)を用いてスライドを分析した。結果は、ヒトCRP40は、対照及び薬物治療を受けていない統合失調症検体において核周辺領域に密に局在しているということを示した(図12)。しかし、多量のHALで治療された検体を含むスライドは、抗体がほぼ核内にのみ局在することを示した。
考察
[00106]ヒトEST(Genbank受託番号BQ224193)を用いて、ヒト脳CRP40タンパク質を同定した。このESTから導いた核酸プライマーを、RT−PCRに用いてcDNAを増幅し、これをpGEX−2T細菌発現ベクターにクローニングした。[H]プロピルノルアポモルフィン及び[H]DAを用いる組換え融合タンパク質の機能研究により、ヒトCRP40がカテコールアミンと結合するということが明確に実証された。さらに、RACE−PCRを用い、このヒトCRP40タンパク質の全長遺伝子配列を解明した。ノーザンブロッティングによって、ヒト−CRP40特異的プライマーを用いて、2つのはっきりと区別できるmRNAバンドを確認し、このことは、ヒトCRp40が、mot−2遺伝子の選択的スプライシング変異体であるという証拠を与える。代表的な神経遮断薬、ハロペリドール(HAL)で処理された神経芽細胞腫SH−SY5Y細胞を用いてリアルタイムPCR実験を実施し、CRP40 mRNAコピー数が、正常対照細胞と比較して大幅に発現された。最後に、ヒトCRP40発現が、ヒト血液のリンパ球と血小板の両方において(少なくとも)見られた。
[00107]ヒト、ラット及びウシ線条体cDNAを用い、特異的BQ224193プライマーを用いて逆転写酵素PCRを利用し、アガロース電気泳動後に3つのはっきり区別できるバンドを解明し、PCR断片の配列決定分析(MOBIX)によって、ミトコンドリア熱ショックタンパク質70kda、モータリン−2(mot−2)(HSPA9)に対して97%の相同性が示された(図1)。Mot−2は、多機能特性を含むことがわかっている66kDaのタンパク質である。このタンパク質は、腫瘍抑制遺伝子p53のc末端と結合し、その核へのトランス活性化を妨げ、最終的に細胞不死化を引き起こすことがわかっていることが最も重要である。
[00108]BQ224193断片がカテコールアミン機能特性を有するかどうかを調べるために、BL−21大腸菌細胞に形質転換された、pGEX−2T細菌発現ベクター系を用いてクローニング実験を設計し、実施した。23kDaの組換え融合タンパク質を作製した後、カルガリー大学(University of Calgary)からのタンパク質配列解析によって、BQ224193融合タンパク質が、mot−2タンパク質と97%の相同性を有することを確認した。
[00109]組換えBQ224193融合タンパク質を用い、[H]プロピルノルアポモルフィン及び[H]DAを用いて、タンパク質結合アッセイを用いる予備的機能研究を実施した。これらの実験の結果から、この新規タンパク質断片は、トリチウム化化合物を種々の濃度の非放射性DAと大幅に置き換えるということが示され、このことは、ヒトCRP40と呼ばれるこの新規融合タンパク質断片がカテコールアミンと低い親和性で、大容量で結合する能力を有するという直接的な証拠を与える(図5参照のこと)。
[00110]この時点で、精製ヒトCRP40融合タンパク質を用いてポリクローナル抗体を作製した。2匹のニュージーランドウサギにおいて多数回の融合タンパク質の注射及び出血の後、150日目に動物を屠殺した。ラット及びヒト線条体の両組織において、ポリクローナル抗体から、およそ40kDaに強いはっきりと区別できるバンド、およそ70kDaに弱い拡散したバンドが生じたことがウェスタンイムノブロッティングからわかる。
[00111]1)細胞質、2)ミトコンドリア及び3)核画分を含む、細胞成分画分にホモジナイズされた、DAD2LでトランスフェクトされたSH−SY5Y細胞を用いてさらなる機能研究を実施した。SH−SY5Y組織細画分を用いるウェスタンブロッティングは、42℃という高温に曝された組織は、特に、核画分においてヒトCRP40レベルの大幅な増大をもたらすということを示した。核画分組織は、ヒトCRP40タンパク質の最も著しい増大を示し、このことは、CRP40タンパク質は、熱又はカテコールアミン曝露の増大などのストレスの存在下で核に転位置するということを示す。100μMのHAL及び100μMのDAに曝されたSH−SY5Y細胞を用いてさらなる機能研究を実施したところ、SH−SY5Y対照細胞と比較して、核画分においてヒトCRP40タンパク質発現の大幅な増大が得られた。
[00112]新規タンパク質ヒトCRP40のクローニング及び特性決定の後、RLM−RACE PCRによって、ヒトCRP40タンパク質の完全配列を確認した。配列決定結果は、全BQ配列は、C末端でmot−2遺伝子と97%の相同性を有することを示した。この点から、ヒトCRP40は、17エキソンのmot−2遺伝子(2.8kbの転写物)からの選択的スプライシング変異体であるということが仮定された。Swiss−Prot ExPASyプログラムを用いることで、ヒトCRP40ヌクレオチド配列を、翻訳されたタンパク質配列に変換することが可能となった。この結果は、新規ヒトタンパク質は、37.5kDaの分子量及び6.21という理論値P.I.を有するということを示した。
[00113]クローニング及びRACE PCR実験と同一のプライマーを用い、種々の種(ウシ、ラット、ヒト、SHSY5Y細胞)由来の種々の全RNA及びポリA RNAサンプルを利用して、ノーザンブロッティング実験を実施したが、成功しなかった。新規スプライシング変異体CRP40は、少量で発現される可能性があるということが示唆され、ポリA RNAの濃度を高めてノーザンを反復し、ウシ線条体組織、ヒト線条体組織及びSH−SY5Y細胞において2つのはっきりと区別できるバンドの確認が明らかにされた(図7参照のこと)。ゲル電気泳動後に、バンドをβ−アクチン転写物に対して正規化し、測定した。ノーザンブロットにより、それぞれ、66kDaモータリンタンパク質及びヒトCRP40(40kDa)タンパク質に対応する、約2.8kb及び1.9kbに2つのはっきりと区別できるバンドが実証された。
[00114]CNS機能におけるその詳しい特性決定のために、神経芽細胞腫SHSY5Y細胞を用いて、転写レベルでさらなる機能研究を実施した。リポフェクションによって、DA−D2L受容体をSHSY5Yにトランスフェクトした。細胞培養物に、典型的な抗精神病薬、HALを加え、SH−SY5Y対照細胞とともにこれらの細胞からRNAを抽出した。ヒトCRP40プライマーを用いるリアルタイムPCRは、絶対定量によって、このモータリンの新規選択的スプライシング変異体は、HAL処理された細胞対対照細胞において異なってアップレギュレートされるということを示した。さらに、ハウスキーピング遺伝子、ヒトシクロフィリンを用い相対定量及び正規化を用いたところ、処理及び非処理細胞間で有意な変化を示さなかった。
[00115]スタンレー財団神経病理学コンソーシアム(Stanley Foundation Consortium)(SFNC)から得た側坐核(NA)の死後脳サンプルで免疫組織化学を用いて、局在研究も実施した。結果は、ヒトCRP40抗体は、正常対照では、NA領域内のニューロンの核周辺領域に局在するということを実証した。さらに、薬物を未投与の統合失調症検体スライドにおいて同様の染色が見られた。しかし、HAL治療された統合失調症死後サンプルにおける免疫染色は、ヒトCRP40抗体は明らかに核領域内に見られるということを示した。
[00116]リアルタイムPCRを、QIAGENワンステップ法を二重パラダイムアプローチで用い、コード化された形でSFNCから寛大にも提供された105の前頭前野(PFC)領域の死後脳RNA脳サンプルで、また、50ngのDNアーゼ処理されたRNAで実施した。この研究は、ANOVA試験は、年齢、性別及びPMIは、SFNC間のPFCヒトCRP40発現に対して有意な効果を有さないということを示した。しかし、対照検体(n=35)と比較して、双極性患者(n=35)においてヒトCRP40 mRNAコピー数の大幅な減少が見られた。さらに、生涯の抗精神病薬治療の量に従って群を分けることによって、対照検体と最小用量の神経遮断薬(0〜50K)を摂取した経歴を有していた検体の間で、ヒトCRP40 mRNAコピー数の大幅な減少が見られるということが示された。さらに、最大の生涯用量の抗精神病薬(>400K)を摂取した患者対最小の抗精神病薬(0〜50K)を用いた検体において、ヒトCRP40 mRNA発現の増大された傾向が見られ、このことは、より長い抗精神病薬使用に伴うヒトCRP40 mRNA正規化効果を示した。上記の結果は、ヒトCRP40 mRNA発現は、PFC脳領域内で、統合失調症及び双極性患者の両方において機能障害性に挙動し、この新規タンパク質は、DA活性によって異なって調節されるということを実証する。遺伝子マッピング研究により、mot−2及びヒトCRP40は、推定感受性統合失調症及び双極性遺伝子座であることがわかっている、染色体5バンドq31上にあるということが示された。
[00117]ヒトCRP40プライマーを、リンパ球及び血小板の両方から作製したcDNAとともに用い、RT−PCRを実施した。この実験によって、リンパ球及び血小板の両方においてはっきりと区別できるバンドが実証され、配列決定によって正確なヒトCRP40配列が示された。この発見は、精神障害における病態生理学的変化を研究するためにニューロン組織にアクセスすることが可能ではないので、CRP40のバイオマーカーとしての使用にとって重要である。
[00118]要約すれば、ヒトCRP40タンパク質のクローニング、特性決定及び局在確認により、この新規タンパク質はカテコールアミン調節性機能を有するということが実証された。ヒトCRP40は、mot−2遺伝子に由来する選択的スプライシング変異体であり、神経学的疾患状態ではダウンレギュレートされることがわかっている。
実施例2−神経学的疾患におけるバイオマーカーとしてのCRP40の有用性
[00119]本研究は、健常な対照、統合失調症及び双極性の死後脳検体におけるヒトCRP40発現を調べるために行った。同様の研究を、モータリン−2に対するプライマーを用いて実施し、結果は同様であった。
方法及び材料
死後RNA PFCサンプル
[00120]前頭前野の死後DNアーゼ処理RNA検体は、スタンレー財団神経病理学コンソーシアム(Stanley Foundation Neuropathology Consortium)によって提供された。顕微鏡検査を、一貫性のある結果を提供するためにスタンレー財団で訓練を受けた2人の無関係の神経病理学者によってすべてのサンプルで実施した。患者の広範囲に及ぶ記録が入手可能であり、2人の精神科医によって再調査された。診断は、DSM−IV(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders、第4版)基準(表1に示される人口動態)を用いて以下のとおりに確立された。対照患者は、精神病が認められないこと、薬物乱用がないことが確認され、同一の方法によって評価された。
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[00121]死亡時の死因、薬物乱用歴、抗精神病薬摂取データ及びその他の医薬摂取に関するデータも提供された(表2〜5)。105人の患者に由来する対応セットRNA脳検体を得、35人は統合失調症と診断されており、35人は家族性双極性障害と診断されており、35人は正常対照であり、ドライアイス下にすぐに保存した。各サンプルは、患者の年齢、性別、mRNAの質及び脳pHに対応していた。
Figure 0005514443
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PFC領域中のヒト死後脳RNAサンプルを用いるワンステップリアルタイムPCRプロトコール
[00122]RNAサンプルは、10μgのDNアーゼ処理RNAからなるものであり、各サンプルの濃度及び純度(260/280)も提供された。MX−3000PリアルタイムPCR機器(Stratagene、米国)において、50ngのRNAを用いて、各サンプルにつき、リアルタイムRT−PCRを3重で実施した。以下のヒトCRP40プライマーを、すべてのリアルタイムPCR実験に用いた:5’−TTGGCCGGCGATGTCACGGATGTG−3’(フォワード、センスプライマー)(配列番号5)及び5’−ACACACTTTAATTTCCACTTGCGT−3’(リバース、アンチセンスプライマー)(配列番号6)。ヒトRNAサンプルを用い、これらのプライマーを用いるこれまでの研究により、プライマー二量体は実証されておらず、転写物は最適リアルタイムRT−PCR効率を示した。1pg〜10pgの範囲の精製DNA断片(スタンレー財団から得たサンプル番号1)を用いて、絶対標準曲線を、サンプルとともに流し、初期鋳型コピー数を算出した。MX−3000PリアルタイムRT−PCR条件を最適化して、増幅が指数増殖期にあり、その効率がリアルタイムRT−PCR反応の過程において一定のままであるということを確実にした。この実験は、QuantiTect SYBR Greenを、QuantiTect RT−mixとともに1つのチューブ中に含む、QIAGENワンステップRT−PCR法を用いて実施した。ツーステップ法に対するワンステップ法の利点は、以下のとおりである:1)ピペッティングステップが少ないことで誤差及び汚染が最小になること、2)RNA2次構造に関する問題を排除するための高温での感度及び特異性の向上及び3)最短の時間必要条件。すべてのサンプルを3重で実施し、NRT及びNTCも対照として流した。ハウスキーピング遺伝子であるヒトシクロフィリンを用いて、同じサンプルで実験を2重で反復し、相対定量においてサンプルを正規化した。リアルタイムRT−PCRに用いた成分は、以下のとおりであった:2× SYBRgreen、10μl;フォワードプライマー(300nM)、P2、1.2μl(5μM);リバースプライマー、(300nM)、P4、1.2μl(5μM);逆転写酵素混合物、0.2μl;DEPC HO、6.4μl;コード化されたスタンレーRNA、1μl(50ng)。リアルタイムPCR条件は以下のとおりとした:50℃30秒(1サイクル);95℃15分(1サイクル)、95℃15秒(40サイクル)、60℃30秒(40サイクル)、72℃40秒(40サイクル)。
統計分析
[00123]統計分析には、GraphPad Prism、SPSS及びMiniTabソフトウェアを用いた。測定した変数のすべての対(すなわち、mRNAコピー数、年齢、性別、死後間隔(PMI)、疾患及び薬物種類)について、ピアソンの積率相関係数を求め、相関の両側検定を実施し、直線関係の程度を判定した。統計分析は、分散分析(ANOVA)法と、それに続いて、チューキー事後比較検定を用いて、RNA分子のコピー数でその他の変数に対して実施した(表1〜5参照のこと)。
結果
a)年齢、性別及び死後間隔は、ヒトCRP40発現に対して効果がない
[00124]変数の任意の対の間に有意な相関は見られなかった。したがって、材料の項に記載されたANOVA手順を実施した。対照、統合失調症及び双極性被験体間で、年齢[F=0.142 df(1,34)、p>0.05]、性別[F=1.56 df(1,34)、p>0.05]又は死後間隔[F=0.3 df(2,34)=、p>0.5]に関して、PFCにおけるヒトCRP40発現において有意な相違はなかった。
b)双極性患者では内側前頭前野ヒトCRP40発現は特異的に減少する
[00125]ANOVA分析により、双極性障害に関してPFCにおけるヒトCRP40発現において有意な相違が示された[F=8.89、df(2,104)、p<0.01](図14参照のこと)。事後分析により、正常対照検体(n=35)に対して約31%の双極性検体におけるPFCヒトCRP40発現の大幅な減少が示された。
c)統合失調症及び双極性患者では、前頭前野ヒトCRP40発現は、投与された生涯アンチスピコティクス(Antispychotics)の量に従って増大する
[00126]ANOVA分析は、生涯累積薬物摂取用量に関して、ヒトCRP40値において有意な相違(F6.062、df(3,104)、P=0.008)が検出されることを示した。したがって、チューキー検定を用いて事後分析を実施した。事後分析により、対照及び最小生涯累積抗精神病薬摂取用量間で有意な相違が示された(P<0.001)。さらに、最小処理群と最大処理抗精神病薬群(>150K)間に、抗精神病薬使用の増大に伴う、ヒトCRP40発現の正常化作用の増大を示すはっきりとした傾向も見られたが、統計的に有意ではなかった。
考察
[00127]PFC領域の死後脳RNA脳サンプルは、スタンレー財団神経病理学コンソーシアム(Stanley Foundation Neuropathology Consortium)(SFNC)からコード化された形で寛大にも提供された。リアルタイムPCRは、QIAGENワンステップ法及び50ngのDNアーゼ処理RNAを用いて105のPFC RNAサンプルで実施した。本研究により、ANOVA試験は、年齢、性別、PMIは、SFNC間のPFCヒトCRP40発現に対して有意な効果を有さないということを示した。しかし、双極性患者(n=35)では、対照検体(n=35)と比較して、ヒトCRP40 mRNAコピー数の大幅な減少が見られた(図14参照のこと)。さらに、生涯抗精神病薬治療の量に従って群を分割することによって、対照検体と最小用量の神経遮断薬(0〜50K)を摂取した経歴を有する検体の間で、ヒトCRP40 mRNAコピー数の大幅な低下が見られることがわかった。さらに、最大の生涯用量の抗精神病薬(>150K)を摂取した患者対最小の抗精神病薬(0〜50K)を使用した検体において、ヒトCRP40 mRNA発現の増大された傾向が見られ、このことは、より多量の抗精神病薬使用に伴うヒトCRP40 mRNA正常化作用を示した(図14参照のこと)。上記の結果は、ヒトCRP40 mRNA発現は、PFC脳領域内で、統合失調症及び双極性患者の両方において機能障害性に挙動し、この新規タンパク質はDA活性によって異なって調節されるということを実証する。
[00128]統合失調症及び双極性障害は両方とも、PFCにおいて低DA機能を有することがわかっているので、CRP40はDA活性によって調節されるという事実は、なぜ、双極性検体サンプルにおいてリアルタイムPCRから明らかな、ヒトCRP40 mRNAコピー数の大幅な減少があったのかを説明できる。さらに、双極性群は、相当な生涯量の神経遮断薬で治療された、35人のうち1人の患者からなっており、このことにより、これらのDA枯渇PFC脳検体における少ないCRP40コピー数が説明される。対照的に、全統合失調症患者プロフィールは、50K未満から>400Kまでの抗精神病薬使用の広い投与を有していた。統合失調症検体における抗精神病薬使用の増大は、DA放出の増大を引き起こすことがわかっており、これによって、統合失調症群におけるヒトCRP40 mRNAコピー数の正常化作用を説明できる(図15参照のこと)。
[00129]これらの患者におけるCRP40発現レベルの観察された減少をさらに評価するために、全患者プロフィールを、生涯抗精神病薬投与の範囲に従って分け、mRNAコピー数を統計分析に用いた。結果から、低用量の抗精神病薬(0〜50K)を投与された患者は、対照よりも大幅に少ない、ヒトCRP40の初期コピー数発現を示すということが示された(図15参照のこと)。これらの結果は、ヒトCRP40発現は、抗精神病薬使用量及びDA放出の増大と直接関連しているという最初の仮説と関連している。生涯抗精神病薬治療が増大するにつれ、正常化された作用が見られた。
実施例番号3−CRP40発現の減少の効果
[00130]この実験は、前頭前野におけるCRP40の減少が、統合失調症様行動異常の発生と関連しているかどうか、又は統合失調症の患者におけるCRP40の減少が疾患過程の結果であるかどうかを調べるために実施した。
[00131]内側前頭前野におけるCRP40の発現の減少が、推定動物モデルにおける行動異常の発生をもたらすかどうかを確立するために、以下の実験アプローチを用いた。
[00132]各々4つの亜群(n=12/亜群、全部で240匹のラット)からなるラットの5つの群に、両側26ゲージステンレス鋼製ガイドカニューレ(Plastics Oneカタログ番号3280PD−2.0)を、前頭前野の上に移植した(定位座標:ブレグマの3.0mm前、正中線から0.7mm横及び頭蓋骨表面から2.5mm下)。ADONS溶液を、別のカテーテル(PVC60カニューレ管、Plastics Oneカタログ番号C312VT)によってそれぞれのカニューレと接続されたS.C.移植された浸透圧ミニポンプ(Alzetモデル番号2004)によって3週間連続注入した。群A(亜群:A、A、A、A;n=12/亜群)には、ヒトCRP40アンチセンスデオキシオリゴヌクレオチド、5’−tcg ttc ctt ctt tgg ccg gtt ttt t−3’(配列番号)を与えた。群B(亜群:B、B、B、B;n=12/亜群)には、センスデオキシオリゴヌクレオチド、10nmol/日を浸透圧ポンプによって与えた。群C(亜群C、C、C、C;n=12/亜群)には、ADONS10nmol/日を浸透圧ポンプによって与えた。群D(亜群:D、D、D、D;n=12/亜群)には、群Bと同様のミスセンス(ランダム)デオキシオリゴヌクレオチドを与えた。群E(亜群:E、E、E、E;n=12/亜群)は正常対照として用いた。注入期間の最後に、すべての群のラットを、行動異常:1.聴覚性驚愕反応(76)のPPIの発生についてモニターした。これらの行動異常を、ドーパミン作用薬は全く投与せず、週1回の頻度で最大4週間記録した(統合失調症患者が、ベースライン並びに薬理学的投与に応じて異常を示すために(6;76;80;81))。リアルタイムRT−PCRによってCRP40 mRNAレベルを、またウェスタンブロッティングによってタンパク質レベルを推定できるよう、各群から1つの亜群を毎週(最大4週まで)屠殺した。前頭前野CRP40レベルの減少率は、週間隔で種々の群のラットによって示される行動異常の強度と相関があった。
[00133]プレパルス抑制の測定:この技術は、ラットにおける行動尺度として短い刺激に対する反射驚愕反応を評価することによって、統合失調症の患者において観察される感覚運動ゲーティング欠陥を測定する。このモデルでは、強い音刺激又は触刺激(パルス)の前に、ラットに弱い閾値下の音刺激(プレパルス)を提供し、これが強い音刺激又は触刺激(パルス)に対する驚愕を抑制するよう機能する。PPIの乱れは、統合失調症患者において並びにドーパミノミメティクスによる動物において及びAPDによってアンタゴナイズされた動物において見られた。2003年Tennら(64)によって記載されるように、SR−Lab Startle Response System(San Diego Instruments)を用いて、すべての群におけるPPIを記録した。手短には、ラットを驚愕装置に入れ、バックグラウンドノイズ[65dB]を用いて10分間順応させる。次いで、ラットに、驚愕応答の馴化を制御するためにプレパルスは全く用いずに、一連の5回の驚愕パルスを提示した。この一連の刺激に、単独又は驚愕パルスに100ms先行する、パルスなし[0dB]、驚愕パルス[110dB、40ms]又は3回のプレパルス強度[70、75及び80dB、20ms]からなる60回の無作為化試験を続けた。最後に、別の一連の5回の驚愕パルス単独試験を提示した。驚愕反応は、驚愕刺激の発生から100ms間1ms毎に測定した。%PPIを、100−[(P+S)/S]100として算出した。P+Sは、プレパルス試験の平均応答振幅であり、Sは驚愕パルス試験単独の平均応答振幅である(64)。
[00134]図16に示されるように、前述のCRP40ノックダウン研究から有意なプレパルス抑制(PPI)が得られた。PPIは、統合失調症を同定するために用いられる標準試験である。
実施例番号4−CRP40による血小板凝集
[00135]CRP40はまた、血小板の凝集を引き起こすと決定された。以下のプロトコールに従ってこの効果を研究した。
1)確立された方法論を用いて全血から血小板を単離し、
2)血小板(500000/μl)をFアゴニストを用いて洗浄し、
3)1%パラホルムアルデヒド−50μl 反応混合物+200μl PFにおいて反応を停止し、
4)細胞をボトン(boton)(4.5ml)を用いて洗浄し、次いで、2200rpmで15分間遠心分離し、細胞をイソトン(isoton)+1mg/ml BSA250μlで再懸濁し、
5)染色−50μl血小板+20μl CD62PE(1/10希釈)を、暗所、室温で30分間インキュベートし、
6)4.5mlのイソトン(isoton)で洗浄し、2200rpmで15分間遠心分離し、
7)250μlのイソトン(isoton)に再懸濁する。
[00136]次いで、フローサイトメトリーを実施した。
[00137]結果により、10μlの純粋CRP40融合タンパク質の添加は、対照血小板と比較して、血小板凝集の80%増大を引き起こすということが示された。
[00138]血小板凝集剤としてのCRP40のこの活性が、CRP40を循環器疾患の治療における標的にする。
実施例番号5−神経学的疾患の診断的血液検査
血小板の単離
[00139]2.0mlの新鮮ラット血液を、エッペンドルフチューブに集めた。血液を1000rpm(190g)(Beckman TJ−6ベンチ遠心機)で10分間遠心分離した。血小板の豊富な血漿(PRP)を、15mlのコニカルチューブに注意深く移した(汚染を避けるために、0.75%の上清を注意深く移した)。血小板を2750rpm(1600g)で7分間遠心分離し、上清をデカントした。血小板ボタンを、1%のNa2+EDTA、0.1%BSAを含む1mlのPBS(GIBCO)に再懸濁した。次いで、血小板懸濁液を20mlファルコンチューブに移し、PBSバッファー(ピペットミックス)で完全に満たし、2750rpm(1600g)で7分間遠心分離した。上清をデカントし、洗浄をもう一度反復した。
ラット血液からのリンパ球の単離
[00140]2.0mlの新鮮なラット血液を得、滅菌50mlファルコンチューブに移し、15mlの1×PBSを加えた。次いで、パスツールピペットによって、この混合物に5mlのFicoll Paqueサンプルを加えた。BeckmanTJ−6遠心機で、1700rpmで20分間、このサンプルを遠心分離した。直後に、バフィーコートを回収し、新しい50mlファルコンチューブに移した。このチューブを50mlの印まで満たし、1800rpmで12分間遠心分離した。遠心分離後、水層を除去した。残存する懸濁液にイソプロピルアルコール(0.5ml)を加え、室温で10分間インキュベートした。再度、溶液を最大速度で15分間遠心分離し、ペレットを保持した。ペレットを1mlの75%エタノールで再懸濁し、4℃で8分間遠心分離した。次いで、上清を除去し、ペレットを5分間乾燥させた。乾燥したペレットを30mlのDEPC HOに再懸濁した。RNAをトリゾール法によって単離し、cDNAに逆転写した。リアルタイムPCRを先に記載したとおりに実施した。
QIAGEN RNeasyミニキットを用いるRNAの調製
[00141]血小板ペレットに、300μlのRLTバッファーを加え、溶解物を、RNアーゼフリーのシリンジに適合する21ゲージニードルに通すことによって混合物を十分にホモジナイズした(5回)。1.5mlのエッペンドルフチューブに懸濁液を移した。等容積の70%エタノールを加え、ピペッティングによって混合した。全量を、2mlのコレクションチューブに入れたQIAGEN RNeasyミニカラムに適用した。このチューブを静かに閉じ、10000rpm(8000g)で15秒間遠心分離した。フロースルーを廃棄し、再度、同じコレクションチューブを用いた。次いで、700μlのRW1バッファーを加えた。このチューブを静かに閉じ、10000rpm(8000g)で15秒間遠心分離した。フロースルーを再度廃棄した。QIAGEN RNeasyミニカラムに500μlのRPEを加え、10000rpm(8000g)で15秒間遠心分離した。フロースルーを破棄し、QIAGEN RNeasyミニカラムに別の500μlのRPEを加え、10000rpm(8000g)で2分間遠心分離した。QIAGEN RNeasyミニカラムを、新しいコレクションチューブの上に位置させ、最大速度で1分間遠心分離し、溶出の間にエタノールが確実に持ち込まれないようにした。溶出するために、QIAGEN RNeasyミニカラムを新しい1.5mlのコレクションチューブに移し、30μlのRNアーゼフリーHOを、RNeasyシリカゲルメンブラン上に直接ピペットで乗せた。このチューブを静かに閉じ、10000rpm(8000g)で1分間遠心分離した。RNA収率を高めるために、最初の溶出液でカラムを再溶出した。260及び280でODを調べた。血小板RNAをcDNAに逆転写し、リアルタイムPCRを先に記載したとおりに実施した。
結果
[00142]特異的ヒトCRP40プライマー(上記の実施例番号2において同定された)を用いるリアルタイムPCR後に、産物を1%アガロースゲルに流し、バンドを切り出し、配列決定のためにマクマスター大学のMOBIXに送った。血小板及びリンパ球両方の配列結果は、先に報告されている脳組織RNAと同一であった。
実施例番号6−神経学的疾患の診断的血液検査
[00143]ヒト血液を用いて上記の血液検査も実施した。血小板及びリンパ球を、実施例5に記載される方法で20mlのヒト血液から集め、CRP40 DNAを記載されたように定量した。
[00144]リアルタイムPCR CRP40定量の結果は、図17〜19に示されており、各々が、神経学的疾患を有する患者と、神経学的疾患を有さない対照患者の間の統計的に有意な相違を示す。具体的には、図17は、統合失調症患者(n=6)対非統合失調症対照患者(n=4)におけるCRP40レベルの減少の検出をグラフによって示す。cDNAは、リンパ球から得た。図18は、血小板から得たcDNAを用いる、統合失調症患者(n=4)及び対照(n=2)間のCRP40レベルの減少をグラフによって示す。図19は、グルコース調節不全の症状を有する薬物を未投与の統合失調症患者と対照の間のCRP40レベルの減少をグラフによって示す。cDNAは血小板から得た。図20は、血小板から得たcDNAを用いるパーキンソン病の患者(n=3)及び対照(n=3)の間のCRP40レベルの減少をグラフによって示す。
実施例7−CRP40治療用組成物の調製
[00145]これまでの報告により、経鼻送達によるナノ粒子は脳の多数の領域に到達するということが示されている(Gaoら 2006;Zhangら 2006)。したがって、以下のプロトコールを用いて、経鼻スプレーのためのCRP40ナノ粒子を製剤する。
[00146]ナノ粒子の調製:モータリン遺伝子(ヒトCRP40選択的スプライシング変異体)を、遍在性のプロモーターによって駆動される、安定で強力なトランスジーン発現を誘導することがわかっている哺乳動物発現プラスミドにクローニングする(Gomez−Vargasら 2004)(例えば、番号946;−in vivoで抗原転写を駆動する安定な遺伝因子であることが示されているアクチン(Broomeら 2006)。この構築物の送達に用いるためのキトサンナノ粒子は、高分子量(約390,000Da)のキトサンを、プラスミドDNAと複合体形成して均一な粒子を得ることによって合成する。したがって、高速ボルテックス処理の間に、0.02%キトサン、pH5.7、55℃をプラスミドDNA(50mM硫酸ナトリウム中、50mg/ml)に加える。透過型走査電子顕微鏡を行って、粒径が150〜300nmの大きさを超えないよう調べる(Royら 1999)。この製剤では、プラスミドはDNアーゼ分解から部分的に保護され、そのゲル移動特性は、複合体の形成方法によって変化しない。
[00147]前述の記載及び実施例は、本発明の実施形態を記載する。当業者には当然であろうが、添付の特許請求の範囲によって包含される本発明のその他の実施形態が存在する。
[00148]本明細書において参照されるすべての参照文献は、参照により組み込まれる。
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BQ224193ESTから作製したフォワード及びリバースプライマー3種の組合せを用いて実施した逆転写酵素連鎖反応のアガロースゲル電気泳動結果を示す。 BQ224193断片のトランスフェクションの前に実施された、BQ224193フォワード及びリバースプライマー(それぞれ、pl及びp5)の制限酵素消化でのゲル電気泳動によって740bpのバンドが同定されたことを示す図である。 BQ224193融合タンパク質断片を形質転換し、増殖させた後のクマシーブルーを用いたアクリルアミドゲル電気泳動結果によって示し、12℃での融合タンパク質の増殖が、最大の融合タンパク質部分を可溶化状態でもたらす。 ベクターからのトロンビンプロテアーゼでの切断で、純粋な、単離された23kDaの融合タンパク質が生じたことを示す。 組換えヒトCRP40が、ラット及びウシCRPと同様の方法でカテコールアミンと結合することを示す、タンパク質結合アッセイの結果をグラフにより示す。 BQプライマーのRLM−RACE PCR結果及び正の対照として用いたHela細胞を示す。 ヒトAmbion脳RNA及びp1、p5プライマーとともに、50μgのSHSY5Y神経芽細胞腫ポリA RNA及びP32cDNAプローブを用いたノーザンブロット分析の結果を示す。ブロットをストリップし、適切な大きさを決定するためにβアクチンでリプローブした。 リアルタイムPCRを用い、BQ2、4プライマー及びSHSY5Y細胞を用いるリアルタイムPCRによる標準曲線である。 リアルタイムPCRを用いて、HAL処理された細胞対正常対照と比較する、DA D2L受容体でトランスフェクトされたSHSY5Y細胞の増幅プロットである。 同じSHSY5Y細胞を用い、ハウスキーピング遺伝子、ヒトシクロフィリンを用いる相対定量をグラフによって示す。 SHSY5Y RNA由来の100ngのcDNA及びシクロフィリンプライマーを用いるリアルタイムPCRの増幅プロットである。 一次抗体としてヒトCRP40及び二次蛍光抗体としてFITCを用いる死後脳検体での免疫組織化学を用いる局在研究の結果をグラフによって示す。 図13Aは、ヒトCRP40のアミノ酸配列(配列番号8)を示す。図13Bは、ヒトCRP40の核酸配列(配列番号7)を示す。図13Cは、ヒトCRP40アミノ酸配列の機能特性を示す。図13Dは、ヒトCRP40の仮想3Dモデルを示す。 図13Aは、ヒトCRP40のアミノ酸配列(配列番号8)を示す。図13Bは、ヒトCRP40の核酸配列(配列番号7)を示す。図13Cは、ヒトCRP40アミノ酸配列の機能特性を示す。図13Dは、ヒトCRP40の仮想3Dモデルを示す。 正常個体、双極性疾患を患う個体及び統合失調症を患う個体のヒト死後RNAにおけるCRP40のRNA発現をグラフによって示す。 薬物治療を受けていない個体、種々の範囲の抗精神病薬薬物治療を受けた個体のヒト死後RNAにおけるCRP40のRNA発現をグラフによって示す。 CRP40ノックダウン動物研究におけるプレパルス抑制をグラフによって示す。 CRP40レベルに関する、統合失調症患者(n=6)と対照(n=4)の間のリアルタイムPCR有意差をグラフによって示す。 CRP40レベルに関する、統合失調症患者(n=4)と対照(n=2)の間のリアルタイムPCR有意差をグラフによって示す。 CRP40レベルに関する、薬剤未投与の統合失調症患者と対照の間のリアルタイムPCR有意差をグラフによって示す。 CRP40レベルに関する、パーキンソン患者と対照の間のリアルタイムPCR有意差をグラフによって示す。

Claims (7)

  1. モータリン−2ではない、40kDaの分子量を有し、配列番号8に規定されるアミノ酸配列を含む単離されたヒトCRP40タンパク質又はドーパミンと結合でき、少なくとも90%の配列同一性を示すその機能的に同等な変異体。
  2. 請求項1に記載のヒトCRP40タンパク質又はその機能的に同等な変異体をコードする核酸。
  3. ヒトにおいて神経学的疾患の検出を補助する方法であって、
    1)ヒトから得られた生体サンプルを提供するステップと、
    2)サンプル中の、請求項1に記載のヒトCRP40タンパク質又は請求項2に記載の核酸を定量するステップと
    を含み、
    正常な対照サンプルと比較して、前記タンパク質又は前記核酸の少なくとも10%の減少が疾患を示し、
    前記神経学的疾患が統合失調症、双極性障害及びパーキンソン病からなる群から選ばれる、方法。
  4. 前記神経学的疾患が、パーキンソン病である、請求項3に記載の方法。
  5. 前記サンプルが血液サンプルである、請求項3に記載の方法。
  6. 請求項1に記載のヒトCRP40タンパク質又はその機能的に同等な変異体を含む、パーキンソン病の治療剤。
  7. 請求項1に記載のヒトCRP40タンパク質又はその機能的に同等な変異体に対する抗体。
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