JP5519087B2 - サイトカインレセプター鎖 - Google Patents

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Description

本願は、1997年4月30日に出願された一部継続出願仮番号08/841,751であり、これは、1996年3月1日に出願された出願仮番号08/609,572の分割出願である。
(発明の分野)
本発明は、IL−13に対するアフィニティを有する哺乳動物サイトカインレセプタータンパク質(ヒトおよびマウスのレセプタータンパク質に限定されないものを含む)、そのフラグメントおよび組換えポリヌクレオチド、ならびにこのようなタンパク質を発現するために有用な細胞に関する。
(発明の背景)
サイトカインとして公知の種々の調節分子は、インターロイキン−13(IL−13)を含め、同定されてきた。種々のタンパク質形態のIL−13、および種々の形態のIL−13活性をコードするDNAは、McKenzieら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:3735(1993);Mintyら、Nature 362:248(1993);およびAversaら、WO94/04680に記載される。従って、用語「IL−13」は、組換え遺伝的操作技術によって産生されるか;天然にこれらの因子を産生するかまたは他の因子を有して誘導される際に細胞供給源から精製されるか;化学技術によって合成されるか;または前述の組換え体であるか、これらのドキュメントに記載された配列および/または生物学的活性を有するタンパク質を含む。
IL−13は、以下を含む、いくつかの生物学的活性の産生において関係してきたサイトカインである:ヒト未熟B細胞に含まれるIgG4およびIgE切り替えの誘導(Punnonenら、J.Immunol.152:1094(1994);生殖細胞系IgE重鎖(ε)転写の誘導および正常ヒトB細胞におけるCD23発現(Punnonenら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:3730(1993));ならびにCD40Lまたは抗CD40mAbの存在下でのB細胞増殖の誘導(Cocksら、Int.Immunol.5:657(1993))。IL−13の多くの活性がIL−4の活性に類似するにもかかわらず、IL−4とは対照的に、IL−13は、活性化T細胞またはT細胞クローンに成長促進効果を有さない(Zurawskiら、EMBO J.12:2663(1993))。
ほとんどのサイトカインのように、IL−13は、標的細胞の表面上のIL−13レセプター(「IL−13R」)と相互作用することによって、特定の生物学的活性を示す。IL−13RおよびIL−4レセプター(「IL−4」)は、レセプターの活性化に要求される共通の成分を共有する;しかし、IL−13は、130kDのIL−4Rをトランスフェクトした細胞に結合しない(Zurawskiら、前出)。従って、IL−13Rは、少なくとも1つの他のリガンド結合鎖を含み得る。サイトカインレセプターは、共通して2つまたは3つの鎖から構成される。IL−13に対する1つのリガンド結合鎖のクローニングは、最近報告された(Hiltonら、Proc.Natl.Acad.Sci.93:497−501)。
IL−13Rの任意の他のIL−13結合鎖の配列を同定しかつクローニングすることが所望され、その結果、IL−13タンパク質は、治療剤の産生ならびにレセプターに結合するIL−13のインヒビターのスクリーニングならびにレセプターシグナリングを含む、種々の理由のために産生され得る。
(発明の要旨)
本発明に関して、マウスおよびヒトのレセプターから限定されないものを含むインターロイキン−13レセプターのIL−13結合鎖をコードするポリヌクレオチドを、開示する。特定の実施形態において、本発明は、以下からなる群より選択されるヌクレオチド配列を含む単離されたポリヌクレオチドを提供する:
(a)配列番号1のヌクレオチド256〜ヌクレオチド1404のヌクレオチド配列;
(b)配列番号3のヌクレオチド103〜ヌクレオチド1242のヌクレオチド配列;
(c)遺伝コードの縮重の結果として(a)または(b)に特定されるヌクレオチド配列の配列から変動するヌクレオチド配列;
(d)ストリンジェントな条件下で(a)または(b)に特定されるヌクレオチドにハイブリダイズし得るヌクレオチド配列;
(e)(a)または(b)に特定される配列の種ホモログをコードするヌクレオチド配列;および
(f)(a)または(b)に特定されるヌクレオチド配列の対立遺伝子改変体。好ましくは、ヌクレオチド配列は、IL−13レセプターの生物学的活性を有するタンパク質をコードする。ヌクレオチド配列は、発現制御配列に作動可能に連結され得る。好ましい実施形態において、ポリヌクレオチドは以下を含む:配列番号1のヌクレオチド256〜ヌクレオチド1404のヌクレオチド配列;配列番号1のヌクレオチド319〜ヌクレオチド1257のヌクレオチド配列;配列番号1のヌクレオチド1324〜ヌクレオチド1404のヌクレオチド配列;配列番号3のヌクレオチド103〜ヌクレオチド1242のヌクレオチド配列;配列番号3のヌクレオチド178〜ヌクレオチド1125のヌクレオチド配列;配列番号3のヌクレオチド1189〜ヌクレオチド1242のヌクレオチド配列。
本発明はまた、以下からなる群より選択されるアミノ酸を含むペプチドまたはタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む単離されたポリヌクレオチドを提供する:
(a)配列番号2のアミノ酸配列;
(b)配列番号2のアミノ酸22〜アミノ酸334のアミノ酸配列;
(c)配列番号2のアミノ酸357〜アミノ酸383のアミノ酸配列;
(d)配列番号4のアミノ酸配列;
(e)配列番号4のアミノ酸26〜アミノ酸341のアミノ酸配列;
(f)配列番号4のアミノ酸363〜アミノ酸380のアミノ酸配列;および
(g)IL−13レセプター結合鎖の生物学的活性を有する(a)〜(f)のフラグメント。他の好ましい実施形態は、配列番号2のアミノ酸1〜アミノ酸331のアミノ酸配列および配列番号2のアミノ酸26〜アミノ酸331のアミノ酸配列をコードする。
ポリヌクレオチドで形質転換された宿主細胞(好ましくは、哺乳動物細胞)もまた、提供される。
他の実施形態において、本発明は、IL−13bcタンパク質を生成するための、プロセスを提供する。このプロセスは以下を包含する:
(a)適切な培養培地中で本発明の宿主細胞の培養物を増殖する工程;および
(b)この培養物からヒトIL−13bcタンパク質を精製する工程。
本発明はまた、以下:
(a)配列番号2のアミノ酸配列;
(b)配列番号2のアミノ酸22〜334のアミノ酸配列;
(c)配列番号2のアミノ酸357〜383のアミノ酸配列;
(d)配列番号4のアミノ酸配列;
(e)配列番号4のアミノ酸26〜341のアミノ酸配列;
(f)配列番号4のアミノ酸363〜380のアミノ酸配列;および
(g)IL−13レセプター結合鎖の生物学的活性を有する、(a)〜(f)のフラグメント
、からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、単離されたIL−13bdタンパク質を提供する。
好ましくは、このタンパク質は、以下を含む:配列番号2のアミノ酸配列;配列番号2のアミノ酸22〜334の配列;配列番号4の配列;または配列番号4のアミノ酸26〜341の配列。他の好ましい実施形態では、特定のアミノ酸配列は、融合タンパク質(IL−13bc由来でない、さらなるアミノ酸配列を有する)の部分である。好ましい融合タンパク質は、抗体フラグメント(例えば、Fcフラグメント)を含む。特に好ましい実施形態は、配列番号2のアミノ酸1〜331のアミノ酸配列および配列番号2のアミノ酸26〜331のアミノ酸配列を含む。
本発明のタンパク質および薬学的に受容可能なキャリアを含む薬学的組成物もまた提供される。
本発明はさらに、本発明のタンパク質と特異的に反応する抗体を含む組成物を提供する。
IL−13bcレセプターまたはIL−13レセプターに結合するIL−13のインヒビターを同定する方法もまた提供される。これらの方法は、以下を包含する:
(a)IL−13bcタンパク質またはそのフラグメントをIL−13またはそのフラグメントと合わせて、この組合せが第1の結合混合物を形成する、工程;
(b)この第1の結合混合物中のこのタンパク質とIL−13またはフラグメントとの間の結合の量を測定する工程;
(c)化合物をこのタンパク質およびIL−13またはフラグメントと合わせて、第2の結合混合物を形成する工程;
(d)この第2の結合混合物中の結合の量を測定する工程;ならびに
(e)この第1の結合混合物中の結合の量と、この第2の結合混合物中の結合の量を比較する工程;
ここで、この化合物は、この第2の結合混合物の結合量の低下が生じる場合、IL−13がIL−13bcタンパク質またはIL−13レセプターに結合することを阻害し得る。これらの方法により同定されたIL−13Rのインヒビターおよびそれらを含有する薬学的組成物もまた提供される。
哺乳動物被験体において、LI−13がIL−13bcタンパク質またはIL−13レセプターに結合することを阻害する方法がまた、開示されている。この方法は、IL−13bcタンパク質、IL−13bcもしくはIL−13RのインヒビターまたはIL−13bcタンパク質に対する抗体を含有する治療上有効な量の組成物を投与する工程を包含する。
IL−13活性を増強する方法がまた提供される。この方法は、IL−13活性を有するタンパク質と請求項11のタンパク質とを合わせる工程、およびこのような組合せを少なくとも1つのIL−13bc以外のIL−13Rの鎖を発現する細胞と接触させる工程を包含する。好ましくは、この接触工程は、このような組合せの治療上有効な量を哺乳動物被験体に投与することにより実行される。
哺乳動物被験体において、IL−13関連の状態を処置するためのさらなる方法が提供される。この方法は、IL−13アンタゴニストおよび薬学的に受容可能なキャリアを含む治療上有効な量の組成物を投与する工程を包含する。他の方法が、哺乳動物被験体においてIL−13のIL−13bcタンパク質との相互作用を阻害する他の方法を提供する。この方法は、IL−13アンタゴニストおよび薬学的に受容可能なキャリアを含む治療上有効な量の組成物を投与する工程を包含する。好ましくは、このアンタゴニストはIL−13bcタンパク質、IL−13Rα1の可溶性形態、IL−13に対する抗体またはそのIL−13結合フラグメント、IL−13bcに対する抗体またはそのIL−13bc結合フラグメント、IL−13Rα1に対する抗体またはそのIL−13Rα1結合フラグメント、IL−4のIL−13R結合変異体、IL−13とIL−13bcとの相互作用を阻害し得る低分子、およびIL−13とIL−13Rα1との相互作用を阻害し得る低分子からなる群より選択される。
(好ましい実施形態の詳細な説明)
本発明の発明者らは、IL−13RのIL−13結合鎖(本明細書中以降、「IL−13bc」)をコードするポリヌクレオチド(マウスおよびヒトのIL−13bcをコードするポリヌクレオチドを含むが、限定されない)を初めて同定し、そして提供した。
配列番号1は、マウスIL−13bcをコードするcDNAのヌクレオチド配列を提供する。配列番号2は、アミノ酸1〜21の推定シグナル配列を含む、レセプター鎖の推定アミノ酸配列を提供する。成熟マウスIL−13bcは、配列番号2のアミノ酸22〜383の配列を有すると考えられる。成熟マウスレセプター鎖は、少なくとも3つの異なるドメインを有する:細胞外ドメイン(配列番号2のおよそアミノ酸22〜334を含む)、膜貫通ドメイン(配列番号2のおよそアミノ酸335〜356を含む)、および細胞内ドメイン(配列番号2のおよそアミノ酸357〜383を含む)。
配列番号3は、ヒトIL−13bcをコードするcDNAのヌクレオチド配列を提供する。配列番号4は、アミノ酸1〜25の推定シグナル配列を含む、レセプター鎖の推定アミノ酸配列を提供する。成熟ヒトIL−13bcは、配列番号4のアミノ酸26〜380の配列を有すると考えられる。成熟ヒトレセプター鎖は、少なくとも3つの異なるドメインを有する:細胞外ドメイン(配列番号4のおよそアミノ酸26〜341を含む)、膜貫通ドメイン(配列番号4のおよそアミノ酸342〜362を含む)、および細胞内ドメイン(配列番号4のおよそアミノ酸363〜380を含む)。
ヒトIL−13bc配列の最初の81アミノ酸は、「yg99f10.r1 Homo sapiens cDNAクローン 41648 5」として同定され、そしてデータベース登録番号R52795 gb_est2を割り当てられた発現配列タグ(EST)の翻訳配列に同一である。コードされるタンパク質をサイトカインレセプターとして同定するように当業者を導く相同性または配列モチーフは、このEST配列には存在しない。このデータベースエントリーに対応するcDNAクローンは、I.M.A.G.E.Consortiumから公的に入手可能である。本願の優先日後に、このようなクローンは、出願人より注文され、そして配列決定された。このようなクローンの配列は、本明細書中で配列番号3として、出願人により以前に報告された配列であることが決定された。
IL−13bcタンパク質の可溶性形態もまた、生成され得る。このような可溶性形態としては、配列番号2のアミノ酸1〜334もしくは22〜334、または配列番号4のアミノ酸1〜341もしくは26〜341を含むタンパク質が挙げられるが、限定されない。IL−13bcの可溶性形態はさらに、好ましくは室温にて、水溶液に可溶性であることによって特徴付けられる。細胞内ドメインまたはその一部分のみを含むIL−13bcタンパク質もまた、生成され得る。全長よりは短い任意の形態のIL−13bcが本発明において包含され、そして本明細書中ではひとまとめにして、「IL−13bc」または「IL−13bcタンパク質」として、全長形態および成熟形態と共に言及される。全長よりは短いIL−13bcタンパク質は、全長IL−13bcタンパク質をコードするポリヌクレオチド(配列番号1または配列番号3)の対応するフラグメントを発現させることにより生成され得る。これらの対応するポリヌクレオチドフラグメントもまた、本発明の一部である。上記のように改変されたポリヌクレオチドは、標準的な分子生物学技術(適切な所望される欠失変異体の構築、部位特異的変異誘発方法、または適切なオリゴヌクレオチドプライマーを用いるポリメラーゼ連鎖反応によって、を含む)により作製され得る。
本発明の目的のために、タンパク質は、それが以下の特徴のうちの1つ以上を保有する場合に、「IL−13レセプター結合鎖の生物学的活性」を有する:(1)IL−13またはそのフラグメント(好ましくは、その生物学的に活性なフラグメント)を結合する能力;および/または(2)IL−13Rの第2の非IL−13結合鎖と相互作用して、IL−13RへのIL−13の結合に特徴的なシグナルを生成する能力。好ましくは、タンパク質によって保有される生物学的活性は、IL−13またはそのフラグメントを結合する能力であり、より好ましくは、約0.1nM〜約100nMのKDで結合する能力である。特定のタンパク質またはペプチドがこのような活性を有するか否かを決定する方法としては、本明細書中に提供される実施例に記載の方法が挙げられるが、限定されない。
IL−13bcまたはその活性なフラグメント(IL−13bcタンパク質)は、免疫グロブリンのようなキャリア分子に融合され得る。例えば、IL−13bcの可溶性形態は、「リンカー」配列を通して免疫グロブリンのFc部分に融合され得る。GST、Lex−AまたはMBPとの融合タンパク質のような他の融合タンパク質もまた使用され得る。
本発明はまた、配列番号1または配列番号3に示されるようなヌクレオチド配列の対立遺伝子改変体、すなわち、配列番号1または配列番号3の単離されたポリヌクレオチドの天然に存在する二者択一(alternative)形態(これもまた、IL−13bcタンパク質、好ましくは、IL−13bcの生物学的活性を有するIL−13bcタンパク質をコードする)を包含する。配列番号1または配列番号3に示されるヌクレオチド配列に対して、高度にストリンジェントな条件下(例えば、65℃にて0.1×SSC)でハイブリダイズする単離されたポリヌクレオチドもまた、本発明に含まれる。IL−13bcタンパク質をコードするが、遺伝暗号の縮重が理由で配列番号1または配列番号3に示されるヌクレオチド配列とは異なる単離されたポリヌクレオチドもまた、本発明によって包含される。点変異または誘導される改変によって引き起こされる、配列番号1または配列番号3に示されるようなヌクレオチド配列におけるバリエーションもまた、本発明に包含される。
本発明はまた、他の動物種(特に、他の哺乳動物種)由来のマウスIL−13bcおよびヒトIL−13bcのホモログをコードするポリヌクレオチドを提供する。種ホモログは、本明細書中に開示されるマウス配列もしくはヒト配列からプローブまたはプライマーを作製し、そして適切な種由来のライブラリー(例えば、関連する種のPBMC、胸腺、または精巣から構築されるライブラリーなど)をスクリーニングすることにより、同定および単離され得る。
本発明の単離されたポリヌクレオチドは、発現制御配列(例えば、Kaufmanら、Nucleic Acids Res.19、4485〜4490(1991)に開示される、pMT2発現ベクターまたはpED発現ベクター)に作動可能に連結され、組換え的にIL−13bcタンパク質を産生し得る。多数の適切な発現制御配列が、当該分野において公知である。組換えタンパク質を発現する一般的な方法もまた公知であり、そしてR.Kaufman、Methods in Enzymology 185、537〜566(1990)に例示される。本明細書中で定義する場合には、「作動可能に連結する」とは、連結したポリヌクレオチド/発現制御配列で形質転換(トランスフェクト)された宿主細胞によりIL−13bcタンパク質が発現される様式で、本発明の単離したポリヌクレオチドと発現制御配列との間に共有結合を形成するように、酵素的または化学的に連結することを意味する。
多くの型の細胞が、IL−13bcタンパク質の発現のために適切な宿主細胞として作用し得る。機能的なIL−13bcタンパク質を発現し得る任意の細胞型が、使用され得る。適切な哺乳動物宿主細胞としては、例えば、サルCOS細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ヒト腎臓293細胞、ヒト表皮A431細胞、ヒトColo205細胞、3T3細胞、CV−1細胞、他の形質転換された霊長類細胞株、正常二倍体細胞、霊長類組織のインビトロ培養物由来の細胞株、霊長類体外移植組織、HeLa細胞、マウスL細胞、BHK、HL−60、U937、HaK、Rat2、Baf3、32D、FDCP−1、PC12、MlxまたはC2C12細胞が挙げられる。
IL−13bcタンパク質はまた、本発明の単離したポリヌクレオチドを、1つ以上の昆虫発現ベクター内の適切な制御配列に作動可能に連結し、そして昆虫発現系を使用することによって、産生され得る。バキュロウイルス/昆虫細胞発現系のための材料および方法は、キットの形態で、例えばInvitrogen、San Diego、California、U.S.A.(MaxBac(登録商標)キット)から市販されており、そしてこのような方法は、SummersおよびSmith、Texas Agricultural Experiment Station Bulletin No.1555(1987)(本明細書中に参考として援用される)に記載されるように、当該分野において周知である。IL−13bcタンパク質の可溶形態もまた、昆虫細胞内で、上述のような適切な単離されたポリヌクレオチドを使用して、産生され得る。
あるいは、IL−13bcタンパク質は、酵母のような下等真核生物、または細菌のような原核生物において、産生され得る。適切な酵母株としては、Saccharomyces cerevisiae、Schizosaccharomyces pombe、Kluyveromyces株、Candida、または異種タンパク質を発現し得る任意の酵母株が挙げられる。適切な細菌株としては、Escherichia coli、Bacillus subtilis、Salmonella typhimurium、または異種タンパク質を発現し得る任意の細菌株が挙げられる。
細菌における発現の結果として、組換えタンパク質を取り込む封入体が形成し得る。従って、組換えタンパク質のリフォールディングは、活性な物質またはより活性な物質を産生するために、必要とされ得る。正しくフォールディングされた異種タンパク質を細菌封入体から得るためのいくつかの方法が、当該分野において公知である。これらの方法は、一般に、このタンパク質をこの封入体から可溶化する工程、次いでカオトロピック試薬を使用してこのタンパク質を完全に変性させる工程を包含する。システイン残基がこのタンパク質の一次アミノ酸配列に存在する場合には、ジスルフィド結合の正しい形成を可能にする環境(レドックス系)においてこのリフォールディングを達成することが、しばしば必要である。リフォールディングの一般的な方法は、Kohno、Meth.Enzym.185:187〜195(1990)に開示される。EP0433225および同時係属中の出願USSN08/163,877は、他の適切な方法を記載する。
本発明のIL−13bcタンパク質はまた、トランスジェニック動物の産物として(例えば、IL−13bcタンパク質をコードするポリヌクレオチド配列を含む体細胞または生殖細胞により特徴付けられる、トランスジェニック雌ウシ、ヤギ、ブタ、またはヒツジのミルクの成分として)、発現され得る。
本発明のIL−13bcタンパク質は、形質転換した宿主細胞の培養物を、所望のタンパク質を発現するために必要な培養条件下で増殖させることにより、調製され得る。次いで、得られる発現タンパク質は、この培養培地または細胞抽出物から精製され得る。本発明のIL−13bcタンパク質の可溶形態は、馴化培地から精製され得る。本発明のIL−13bcタンパク質の膜結合形態は、発現する細胞から全膜画分を調製し、そしてこの膜を非イオン性界面活性剤(例えば、Triton X−100)で抽出することにより、精製され得る。
IL−13bcタンパク質は、当業者に公知の方法を使用して、精製され得る。例えば、本発明のIL−13bcタンパク質は、市販のタンパク質濃縮フィルタ(例えば、AmiconまたはMillipore Pellicon限外濾過ユニット)を使用して、濃縮され得る。濃縮工程に続いて、この濃縮物は、ゲル濾過媒体のような精製マトリックスに適用され得る。あるいは、陰イオン交換樹脂(例えば、ペンダントであるジエチルアミノエチル(DEAE)基またはポリエチレンイミン(PEI)基を有するマトリックスまたは基質)が使用され得る。これらのマトリックスは、アクリルアミド、アガロース、デキストラン、セルロース、またはタンパク質の精製において通常使用される他の型であり得る。あるいは、陽イオン交換工程が使用され得る。適切な陽イオン交換体としては、スルホプロピル基またはカルボキシメチル基を含む様々な不溶性マトリックスが挙げられる。スルホプロピル基が好ましい(例えば、S−Sepharose(登録商標)カラム)。培養物上清からのIL−13bcタンパク質の精製はまた、コンカナバリンA−アガロース、ヘパリン−トヨパール(登録商標)もしくはCibacrom blue 3GA Sepharose(登録商標)のようなアフィニティー樹脂を介するか;またはフェニルエーテル、ブチルエーテル、もしくはプロピルエーテルのような樹脂を使用する、疎水性相互作用クロマトグラフィーによるか;または免疫アフィニティークロマトグラフィーによる、1つ以上のカラム工程を包含し得る。最後に、疎水性逆相高速液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)媒体(例えば、ペンダントであるメチル基または他の脂肪族基を有するシリカゲル)を使用する、1つ以上のRP−HPLC工程が使用されて、IL−13bcタンパク質をさらに精製し得る。IL−13またはそのフラグメントを含むか、あるいはIL−13bcタンパク質に対する抗体を含む、アフィニティーカラムもまた、公知の方法に従う精製において、使用され得る。上記の精製工程のいくつかまたは全てはまた、様々な組み合わせでまたは他の公知の方法と共に使用されて、実質的に精製された単離された組換えタンパク質を提供し得る。好ましくは、単離されたIL−13bcタンパク質は、実質的に他の哺乳動物タンパク質を含まないように、精製される。
本発明のIL−13bcタンパク質をまた使用して、IL−13bcもしくはIL−13Rに結合し得るか、またはIL−13もしくはIL−13bcに対するIL−13の結合(細胞外ドメインまたは細胞内ドメインのいずれか)を妨げる薬剤をスクリーニングし得、従って、本発明のIL−13bcタンパク質は、正常な結合およびサイトカイン作用のインヒビター(「IL−13Rインヒビター」)として作用し得る。所望の結合タンパク質(固定化または固定化されていない)を使用する結合アッセイは、当該分野において周知であり、そして本発明のIL−13bcタンパク質を使用するこの目的のために使用され得る。精製された細胞ベースのスクリーニングアッセイまたはタンパク質ベースのスクリーニングアッセイ(無細胞)を使用して、そのような薬剤を同定し得る。例えば、IL−13bcタンパク質を、キャリア上に精製形態において固定化し得、そして精製されたIL−13bcタンパク質に対する結合を、可能性のある阻害剤の存在下および非存在下において測定し得る。代替的に、適切な結合アッセイは、本発明の可溶性形態のIL−13bcを使用する。インヒビターをスクリーニングし得る系の別の例を、以下の実施例2に記載する。
そのようなスクリーニングアッセイにおいて、第1の結合混合物を、IL−13またはそのフラグメントと、IL−13bcタンパク質を合わせることによって形成し、そして第1の結合混合液中の結合量(B0)を測定する。第2の結合混合液もまた、IL−13またはそのフラグメントと、IL−13bcタンパク質と、およびスクリーニングすべき化合物または薬剤とを合わせることによって形成し、そして第2の結合混合液中の結合量(B)を測定する。第1および第2の結合混合液中の結合量を、例えば、B/B0比の計算を行うことによって、比較する。第1の結合混合液と比較した第2の結合混合液中の結合の減少が観察される場合、化合物または薬剤が、結合を阻害し得ると考えられる。必要に応じて、IL−13Rの第2鎖を、結合混合液の一方または両方に添加し得る。結合混合液の処方および最適化は、当業者のレベル内であり、そのような結合混合物はまた、結合を促進するか、または最適化するのに必要な緩衝液および塩を含み得、そしてさらなるコントロールアッセイが、本発明のスクリーニングアッセイ中に含まれ得る。
従って、任意の程度で(好ましくは、少なくとも約10%まで、より好ましくは約50%を超えて)、IL−13またはそのフラグメントに対するIL−13bcタンパク質の結合活性を減少することが見出された化合物が、同定され、次に、他の結合アッセイにおいて、およびインビボアッセイにおいてスクリーニングされ得る。これらの手段によって、治療剤として適切であり得る、IL−13bc結合について阻害活性を有する化合物が、同定され得る。
IL−13bcタンパク質およびそれをコードするポリヌクレオチドもまた、IL−13bc、IL−13R、IL−13の発現または存在、あるいは、IL−13bc、IL−13RまたはIL−13を発現する細胞の検出のための診断剤として使用し得る。このタンパク質またはポリヌクレオチドを、このタイプの材料を使用する診断アッセイのための標準手段におけるそのような目的のために、使用し得る。適切な方法は、当該分野において周知である。
本明細書において使用する場合、「IL−13R」とは、IL−13bc、および/または、「IL−13α1」もしくは「NR4」として公知の第2のIL−13レセプター鎖をいう(マウスレセプター鎖、Hiltonら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1996、93:497〜501:ヒトレセプター鎖、Amanら、J.Biol.Chem.1996、271:29265〜70、およびGauchatら、E.J.Immunol.1997、27:971〜8を参照のこと)。
IL−13bcは、IL−13の公知の生物学的活性のメディエーターとして作用する。結果として、IL−13bcタンパク質(特に、可溶性IL−13bcタンパク質)、IL−13Rインヒビター(すなわち、IL−13とIL−13Rとの相互作用のアンタゴニスト(例えば、IL−13R(特にIL−13bcに対する抗体またはIL−13Rα1に対する抗体を含む)およびそのフラグメントに対する抗体)、IL−13およびそのフラグメントに対する抗体、可溶性IL−13Rα1タンパク質、ならびに低分子およびIL−13とIL−13Rとの相互作用(IL−13bcとの相互作用および/またはIL−13Rα1との相互作用を含む)の他のインヒビターが、IL−13が関係する種々の医学的状態、またはIL−13の活性(または活性の欠損)によって生じる種々の医学的状態(集合的に、「IL−13関連状態」)の処置または調節において有用であり得る。IL−13Rに結合するIL−4の変異形態もまた、IL−13アンタゴニストとして使用され得る(例えば、Shanafeltら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 1998、95:9545〜8;Aversaら、J.Exp.Med.1993、178:2213〜8;およびGrunewaldら、J.Immunol.1998、160:4004〜9を参照のこと)。
IL−13関連状態としては、限定することなく、Ig媒介性状態および疾患、特にIgE媒介性状態(限定することなく、アトピー、アレルギー性状態、喘息、免疫複合体病(例えば、狼瘡、ネフローゼ症候群、腎炎、糸球体腎炎、甲状腺炎およびグレーヴズ病)が含まれる);肺の炎症状態;免疫欠損、特に造血性前駆胞における欠損、またはそれに関する障害;癌および他の疾患が挙げられる。そのような病理学的状態は、疾患、放射線または薬物への曝露から生じ得、そして例えば、白血球減少症、細菌およびウイルス感染、貧血、B細胞またはT細胞欠損(例えば、骨髄移植後の免疫細胞欠損または造血細胞欠損)を含む。IL−13は、マクロファージ活性化を阻害するので、IL−13bcタンパク質はまた、マクロファージ活性化の増強のために有用であり得る(すなわち、ワクチン接種、微生物もしくは細胞内生物、または寄生虫感染の処置)。
IL−13bcタンパク質もまた、インビトロおよびインビボにおいてIL−13の効果を増強するために使用され得る。例えば、IL−13bcタンパク質は、IL−13活性を有するタンパク質(好ましくはIL−13)と合わせられ得、そして生じる組合せを、IL−13bc以外のIL−13Rの少なくとも1つの鎖を発現する細胞と接触させ得る(好ましくは、IL−13bc以外のIL−13Rの全ての鎖、例えばIL−13Rα1)。好ましくは、接触工程は、そのような組合せの治療的有効量を、インビボにおいて哺乳動物被験体に投与することによって、実行される。IL−13タンパク質とIL−13bcタンパク質との確立される前の会合は、適切なシグナル伝達に必要な完全なIL−13/IL−13R複合体の形成を助ける。例えば、Economidesら、Science270:1351(1995)によって記載される方法を参照のこと。
細胞から精製されたか、または組換え的に産生された、IL−13bcタンパク質およびIL−13Rインヒビターを、薬学的に受容可能なキャリアと組み合わせた場合、薬学的組成物として使用し得る。そのような組成物は、IL−13bcまたはインヒビターおよびキャリアに加えて、種々の希釈剤、充填材、塩、緩衝液、安定化剤、可溶化剤、および他の当該分野において周知の材料を含み得る。用語「薬学的に受容可能」とは、活性成分の生物学的活性の効力を妨げない非毒性材料を意味する。キャリアの特徴は、投与の経路に依存する。
本発明の薬学的組成物はまた、サイトカイン、リンホカイン、または他の造血因子(例えば、M−CSF、GM−CSF、IL−1、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−14、IL−15、G−CSF、幹細胞因子、およびエリトロポイエチンを含み得る。薬学的組成物はまた、抗サイトカイン抗体を含み得る。薬学的組成物は、血栓崩壊性因子または抗血栓因子(例えば、プラスミノゲン活性化因子および第VIII因子を含み得る。薬学的組成物はさらに、他の抗炎症剤を含み得る。そのようなさらなる因子および/または薬剤を薬学的組成物中に含めて、単離されたIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターとの相乗的作用を生じ得るか、単離されたIL−13bcまたはIL−13インヒビターによって生じる副作用を最小化し得る。逆に、単離されたIL−13bcまたはIL−13bcインヒビターを、特定のサイトカイン、リンホカイン、他の造血因子、血栓崩壊性因子または抗血栓因子、あるいは抗炎症剤の処方物中に含ませて、そのサイトカイン、リンホカイン、他の造血因子、血栓崩壊性因子または抗血栓因子、あるいは抗炎症剤の副作用を最小化し得る。
本発明の薬学的組成物は、リポソームの形態であり得、ここで単離されたIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターが、他の薬学的に受容可能なキャリアに加えて、両親媒性剤(例えば、ミセル、不溶性単層、液晶、または水溶液中の層状の層として凝集形態にて存在する脂質)とともに組み合わされている。リポソーム性処方物のために適切な脂質としては、モノグリセリド、ジグリセリド、スルファチド、リゾレシチン、リン脂質、サポニン、胆汁酸などが挙げられるがこれらに限定されない。このようなリポソーム性処方物の調製は、例えば、米国特許第4,235,871号;米国特許第4,501,728号;米国特許第4,837,028号;および米国特許第4,737,323号(これらの全ては、本明細書中に参考として援用される)に開示されるように、当業者のレベル内である。
本明細書中で使用される場合、用語「治療有効量」とは、意義のある患者の利益(例えば、このような状態の症状の緩和、治癒、または治癒の速度における増加)を示すに十分である、薬学的組成物または方法の各活性成分の総量を意味する。単独に投与される、個々の活性成分に適用される場合、この用語は、その成分単独をいう。組み合わせに適用される場合、この用語は、組み合わせてか、連続的にか、または同時に投与されるか否かにかかわらず、治療効果を生じる活性成分の組み合わせた量をいう。
本発明の処置方法または使用を実施する際に、治療有効量の単離されたIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターが、哺乳動物に投与される。単離されたIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターは、単独または他の治療(例えば、サイトカイン、リンホカインまたは他の造血因子を用いる処置)と組み合わされるかのいずれかで、本発明の方法に従って投与され得る。1以上のサイトカイン、リンホカイン、または他の造血因子と同時投与される場合、IL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターは、サイトカイン、リンホカイン、他の造血因子、血栓崩壊因子または抗血栓崩壊因子と同時にか、あるいは連続的にかのいずれかで、投与され得る。連続的に投与される場合、担当医は、サイトカイン、リンホカイン、他の造血因子、血栓崩壊因子または抗血栓崩壊因子との組み合わせで、IL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターを投与する適切な順番を決定する。
薬学的組成物において使用されるIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターの投与、または本発明の方法の実施は、種々の従来の様式(例えば、経口摂取、吸入、または皮膚注射、皮下注射、もしくは静脈内注射)において実行され得る。患者への静脈内注射が、好ましい。
治療有効量のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターが、経口で投与される場合、IL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターは、錠剤、カプセル剤、散剤、液剤、またはエリキシル剤の形態である。錠剤形態にて投与される場合、本発明の薬学的組成物は、固体キャリア(例えば、ゼラチンまたはアジュバント)をさらに含み得る。錠剤、カプセル剤、および散剤は、約5〜95%のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビター、および好ましくは約25〜90%のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターを含む。液体形態にて投与される場合、液体キャリア(例えば、水、石油、動物または植物起源の油(例えば、ピーナッツ油、鉱油、ダイズ油、もしくはゴマ油)あるいは合成油)が、添加され得る。薬学的組成物の液体形態は、生理学的生理食塩水、デキストロースまたは他のサッカリド溶液、あるいはグリコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、またはポリエチレングリコール)をさらに含み得る。液体形態にて投与される場合、この薬学的組成物は、約0.5〜90重量%のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビター、および好ましくは約1〜50%のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターを含む。
治療有効量のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターが静脈内注射、皮膚注射または皮下注射によって投与される場合、IL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターは、発熱物質陰性の非経口的に受容可能な水溶液の形態である。このような非経口的に受容可能なタンパク質溶液の調製は、pH、等張性、安定性などに関する約束事を有し、これは当業者の範囲内である。静脈内注射、皮膚注射、または皮下注射のための好ましい薬学的組成物は、IL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターに加えて、等張性ビヒクル(例えば、塩化ナトリウム液、リンゲル液、デキストロース液、デキストロースおよび塩化ナトリウム液、乳酸リンゲル液または当該分野において公知の他のビヒクル)を含むべきである。本発明の薬学的組成物はまた、安定化剤、保存剤、緩衝液、抗酸化剤、または当業者に公知の他の添加剤を含み得る。
本発明の薬学的組成物中のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターの量は、処置される状態の性質および重篤度、ならびに患者が経験した以前の処置の性質に依存する。最終的には、担当医は、各々の個々の患者を処置する、IL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターの量を決定する。最初に、担当医は、低用量のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターを投与し、そして患者の応答を観察する。より高用量のIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターが、最適な治療効果が患者に対して得られるまで投与され得、そしてその時点で、この投薬量は、一般的にさらに増加されない。本発明の方法を実施するために使用される種々の薬学的組成物は、体重1kgあたり約0.1μg〜約100mgのIL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターを含むべきであることが意図される。
本発明の薬学的組成物を使用する静脈内治療の持続時間は、各々の個々の患者の処置される疾患および状態の重篤度、ならびに潜在的特異体質応答に依存して変動する。IL−13bcタンパク質またはIL−13bcインヒビターの各々の適用の持続時間は、12〜24時間の連続する静脈内投与の範囲にあることが意図される。最終的には、担当医は、本発明の薬学的組成物を使用して、静脈内治療の適切な持続時間を決定する。
本発明のIL−13bcタンパク質はまた、動物を免疫して、IL−13bcタンパク質と特異的に反応し、かつIL−13またはそのフラグメントのそのレセプターへの結合を阻害し得る、ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体を得るために、使用され得る。このような抗体は、免疫原としてIL−13bc全体を使用してか、またはIL−13bcのフラグメント(例えば、可溶性成熟IL−13bc)の使用によって得られ得る。IL−13bcのより小さなフラグメントもまた、動物を免疫するために使用され得る。ペプチド免疫原は、カルボキシ末端にシステイン残基をさらに含み得、そしてハプテン(例えば、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH))に結合体化される。さらなるペプチド免疫原は、チロシン残基を硫酸化されたチロシン残基と置換することによって作製され得る。このようなペプチドを合成するための方法は、例えば、R.P.Merrifield,J.Amer.Chem.Soc.85.2149〜2159(1963);J.L.Krstenanskyら、FEBS Lett.211,10(1987)のように、当該分野において公知である。
IL−13bcタンパク質に結合している中和抗体または非中和抗体(好ましくは、モノクローナル抗体)もまた、特定の腫瘍に対して有用な治療であり、そしてまた、上記の状態の処置に有用であり得る。これらの中和モノクローナル抗体は、IL−13bcに結合しているIL−13をブロックすることが可能であり得る。
(実施例1)
(IL−13bc cDNAの単離)
(マウスIL−13レセプター鎖の単離)
5μgのポリA+RNAを、6〜8週齢のC3H/HeJマウスの胸腺から調製した。二本鎖のヘミメチル化(hemimethylated)cDNAを、StratageneのcDNA合成キットを使用して、製造業者の使用説明書に従って調製した。簡潔には、第1鎖を、オリゴT−Xhoプライマーでプライムし、そして第2鎖の合成の後に、EcoRIアダプターを付加して、そしてcDNAを、XhoIで消化して、そして精製した。このcDNAを、Zap Express(Stratagene)λベクターのXhoI−EcoRI部位に連結し、そしてGigapak II Gold II Goldパッケージング抽出物(Stratagene)を使用して、製造業者の使用説明書に従ってパッケージングした。1.5×106の得られた組換えファージのライブラリーを、製造業者の使用説明書に従って増幅した。このライブラリーを、配列KSRCTCCABKCRCTCCA(配列番号5)(K=G+T;S=C+G;R=A+G;B=C+G+T)の縮重17マーオリゴヌクレオチドプローブを用いて、記載されるような標準的なTMACハイブリダイゼーション条件を使用して、スクリーニングした(Current Protocols in Molecular Biology、Ausubelら、編集者、Jhon Wiley and Sons、1995、第6.4.3節)。クローンA25を同定した。なぜなら、これは、17マープローブにハイブリダイズしたが、既知の造血素レセプターから誘導されるプローブにはハイブリダイズしなかったからである。このクローンを、製造業者の使用説明書により、ZapExpressベクター由来のプラスミド形態において単離し、そしてこのDNA配列を決定した。このDNA配列は、造血素レセプターファミリーのうちの新規なメンバーをコードした。
配列番号1の配列を有するポリヌクレオチドを含むクローンA25を、1996年2月22日に、登録番号69997で、pA25pBKCMVとしてATCCに寄託した。
(ヒトIL−13レセプター鎖の単離)
マウスレセプターのヒトホモログの部分的なフラグメントを、マウス配列から誘導されるオリゴヌクレオチドを使用して、PCRによって単離した。cDNAを、Clontechから得られたヒト精巣ポリA+RNAから調製した。274塩基対のDNAフラグメントを、以下のオリゴヌクレオチド:
Figure 0005519087
を用いるPCRによって、AmpliTaqポリメラーゼ(Promega)を使用して、1.5mM MgCl2を含む1×Taq緩衝液中での30サイクルのインキュベーション(94℃×1分、42℃で1分、および72℃で1分)により、このcDNAから増幅した。このフラグメントのDNA配列を決定し、そして2つのオリゴヌクレオチドを、以下の配列:
Figure 0005519087
を有するこのフラグメントの内部部分から調製した。これらのオリゴヌクレオチドをプローブとして使用して、CLONTECH(カタログ番号HL1161)から購入したヒト精巣cDNAライブラリーをスクリーニングした。フィルターを、標準的な5×SSCハイブリダイゼーション条件を使用して、52℃でハイブリダイズさせ、そして2×SSCにおいて52℃にて洗浄した。400,000個のクローンのスクリーニングにおいて、両方のオリゴヌクレオチドにハイブリダイズする22個のクローンを単離した。DNA配列を、これらのcDNAクローンのうちの4つから決定し、そして全ては、同じ新規の造血素レセプターをコードしていた。全長ヒトレセプター鎖の推定DNA配列を、配列番号3として示す。
ヒトクローンを、1996年2月22日に登録番号69998で、phA25#11pDR2としてATCCに寄託した。
(実施例2)
(可溶性IL−13bcタンパク質の発現および活性のアッセイ)
(可溶性IL−13bc−Igの産生および精製)
マウスIL−13bcの細胞外ドメインのアミノ酸1〜331をコードするDNAを、PCRによって、gly−ser−glyをコードするスペーサー配列に融合し、そしてCOS−1発現ベクターpED FcのヒトIgG1のヒンジCH2 CH3領域をコードする配列とインフレームに連結した。IL−13bc−Igを、DEAEデキストランでトランスフェクトしたCOS−1細胞から産生し、そしてプロテインAセファロースクロマトグラフィー(Pharmacia)を介して精製した。
(B9増殖アッセイ)
IL−13またはIL−4に応答するB9細胞(Aardenら、Eur.J.Immunol.1987.17:1411〜1416)の増殖の刺激を、DNAへの3H−チミジンの取り込みにより測定した。細胞(5×103/ウェル)を、IL−13bc−Ig(1μg/ml)の存在または非存在下で、種々の濃度の増殖因子を含む培地を有する96ウェルプレートに播種した。3日間のインキュベーションの後に、1μCi/ウェルの3H−チミジンを添加し、そして細胞を、さらに4時間インキュベートした。放射能の取り込みを、LKB 1205Plateリーダーを使用して決定した。
B9細胞株は、IL−13、IL−4またはIL−6に応答して増殖した。IL−13への応答のみが、可溶性IL−13bc−Igによって阻害された。このことは、このレセプターがIL−13を特異的に結合するが、IL−4またはIL−6を特異的に結合しないことを示した。表は、cpmを示す。2つの別々の実験を示す。
Figure 0005519087
Figure 0005519087
(実施例3)
(表面プラズモン共鳴(Biacore分析)により測定される、IL−13への可溶性IL−13bcの直接的な結合)
Biacoreバイオセンサを使用して、精製されたIL−13bc−IgへのIL−13の直接的な特異的結合を測定した(Pharmacia,Johnssonら、1991)。およそ10,000〜17,000の共鳴単位(RU)の精製されたIL−13bc−Ig、ヒトIgG1または関連のないレセプターを、製造業者により推奨されるように、センサチップ上の異なるフローセルに各々共有結合的に固定した。(RUは、センサチップ表面に結合したタンパク質の質量を反映する。)精製されたIL−13を、過剰の精製されたIL−13bc−Igの存在または非存在下で、5μl/分で10分間、フローセルを横切って注入した。結合を、サンプル注入の前および後のRUにおける差異として定量した。481.9RUの特異的IL−13結合は、固定化したIL−13bc−Igについてのみ観察された。一方、IL−13およびIL−13bc−Igの同時注入は、固定化されたIL−13bc−Igへの結合を全く生じなかった(4RU)。IL−13結合は、固定化されたIgGまたはIL−11R−Igのいずれについても全く観察されなかった(それぞれ、5.4RUおよび3.7RU)。
Figure 0005519087
(実施例4)
(COS細胞において発現されたIL−13の、標識されたIL−13BC−Ig融合タンパク質への結合)
(IL−13bc−FcによるIL−13のCOSインサイチュ検出)
IL−13、IL−4、IL−11についての発現ベクター、または空のベクターを、DEAEデキストラン方法を介して、二連のプレート中のCOS−1細胞へとトランスフェクトした。トランスフェクションの2日後に、細胞をリン酸緩衝化生理食塩水(PBS)にて2回洗浄し、そしてメタノールにより、4℃で10分間培養皿にて固定化した。固定化の後に、細胞をPBSで2回洗浄し、次いで結合緩衝液(PBS、1%(w/v)ウシ血清アルブミン)、11%(w/v)アジ化ナトリウム)で1回リンスし、そして1.0μg/mlのIL−13bc−Fcまたは関連する抗サイトカイン抗血清を含む結合緩衝液中で、4℃で2時間インキュベートした。細胞を、PBSで2回洗浄し、そして結合緩衝液中に1:500で希釈したアルカリホスファターゼ標識化ウサギF(ab)2’抗ヒトIgG(Fc融合物検出のため)またはウサギF(ab)2’抗ラットIgG(抗サイトカイン検出のため)中で、振盪しながら、4℃でインキュベートした。細胞を再度、PBSで2回洗浄した。アルカリホスファターゼ活性を、ニトロブルーテトラゾリウムおよび5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−ホスフェートを使用して可視化した。
特異的結合を、顕微鏡下で可視化した。IL−13でトランスフェクトした細胞のみが、IL13bc−Igへの特異的結合を示した。(トランスフェクトされた細胞の写真を参照のこと、図)。
(実施例5)
(IL−13bcタンパク質の生物学的活性の決定のための他の系)
他の系が、特異的IL−13bcタンパク質が本明細書中に規定されるようなIL−13bcの「生物学的活性」を示すか否かを決定するために使用され得る。以下は、このような系の例である。
(IL−13結合についてのアッセイ)
IL−13bcタンパク質がIL−13またはそのフラグメントに結合する能力は、このような結合を検出し得る任意の適切なアッセイによって決定され得る。いくつかの適切な例は、以下である。
IL−13の、IL−13bcタンパク質の細胞外領域への結合は、レセプタータンパク質上のホスホチロシンの迅速な誘導を特異的に引き起こす。リン酸化の誘導によって測定されるようなリガンド結合活性についてのアッセイを、以下に記載する。
あるいは、(例えば、細胞外ドメインの可溶化形態のような)IL−13bcタンパク質を、産生および使用してIL−13結合を検出する。例えば、その細胞外ドメイン(推定膜貫通ドメインの前(好ましくは、直前)で切断された)が、ヒト免疫グロブリン(Ig)γ1のヒンジCH2ドメインおよびヒンジCH3ドメインをコードするcDNAにインフレームで連結される、cDNA構築物を調製する。この構築物を、COS細胞(例えば、pEDΔCまたはpMT2)についての適切な発現ベクター中に生成する。このプラスミドを、COS細胞に一過的にトランスフェクトする。分泌されたIL−13bc−Ig融合タンパク質を、馴化培地中で収集し、そしてプロテインAクロマトグラフィーによって精製する。
この精製IL−13bc−Ig融合タンパク質を使用して、多くの適用において、IL−13結合を実証する。IL−13を酵素連結イムノソルベントアッセイ(ELISA)プレートの表面上にコートし得、次いで、さらなる結合部位を、標準的なELISA緩衝液を使用してウシ血清アルブミンまたはカゼインでブロックし得る。次いで、IL−13−bc−Ig融合タンパク質を、固相IL−13に結合し、そして結合を、西洋ワサビペルオキシダーゼに結合体化した二次ヤギ抗ヒトIgで検出する。特異的に結合された酵素の活性を、比色基質(例えば、テトラメチルベンジジン)および吸光度の読み取りを用いて測定し得る。
IL−13はまた、例えば、膜貫通ドメインまたはグルコシルホスファチジルイノシトール(GPI)結合を提供することによって、細胞の表面上に発現させ得る。膜結合IL−13を発現する細胞を、IL−13bc−Ig融合タンパク質を使用して同定し得る。可溶性IL−13bc−Ig融合体は、これらの細胞の表面に結合され、そして蛍光色素(例えば、フルオレセインイソチオシアネート)に結合体化したヤギ抗ヒトIgおよびフローサイトメトリーを用いて検出する。
(相互作用捕捉)
酵母遺伝子選択方法「相互作用捕捉」[Gyurisら、Cell 75:791−803、1993]を使用して、IL−13bcタンパク質が、本明細書中に定義されるようなIL−13bcの生物学的活性を有するか否かを決定し得る。この系において、LexAop−Leu2およびLexAop−LacZの両方からのレポーター遺伝子の発現は、ベイト(餌)タンパク質(例えば、この場合において、ヒトIL−13bcと相互作用する種)とプレイ(捕食)(例えば、この場合において、ヒトIL−13bcタンパク質)との間の相互作用に依存する。従って、Leu2発現またはLacZ発現のレベルによって相互作用の強度を測定し得る。最も単純な方法は、LacZコードタンパク質であるβ−ガラクトシダーゼの活性を測定することである。この活性は、X−galを含有する培地またはフィルター上の青色度によって判断され得る。β−ガラクトシダーゼ活性の定量測定について、標準的なアッセイは、「Methods in Yeast Genetics」Cold Spring Harbor,New York、1990(Rose,M.D.,Winston,F.,およびHieter,P.による)に見出され得る。
このような方法において、IL−13bcタンパク質が(例えば、IL−13bcの細胞内ドメインにインビボで結合する細胞質タンパク質のような)特定の種と相互作用するか否かを決定することを所望する場合、この種は、相互作用捕捉における「ベイト」として、「プレイ」として機能する試験されるべきIL−13bcタンパク質を用いるか、またはその逆で使用され得る。
(実施例6)
(可溶性IL−13bcタンパク質を使用する喘息の処置)
アレルギー性喘息のよく特徴付けられたマウスモデルを使用する。このマウスモデルにおいて、アレルゲン曝露は、気道応答性亢進(「AHR」)、肺好酸球増加症、抗原特異的血清IgEレベルの上昇、および気道内皮粘膜含量の増加を導く(3、11)。雄性A/Jマウスを、可溶性オボアルブミン(OVA)で腹腔内免疫し、そして引き続き気管内でチャレンジし、そのアレルギー性表現型を、抗原チャレンジ後4日目に評価した(13)。IL−13の遮断を、後の気管内アレルゲンチャレンジの24時間前に、可溶性IL−13bc−IgGFc融合タンパク質(sIL−13bc−Fc)(IL−13に特異的に結合し結合しそしてそれを中和する)の全身投与によって行った(14)。アレルゲン免疫マウスのチャレンジは、アセチルコリンに対する気道応答性の有意な増加を生じた(15)(図2A)。IL−13の遮断は、このような樹立されたアレルゲン誘導性AHRの完全な逆転を生じ;従って、IL−13は、このモデルにおけるAHRの発現に必要である。アレルギー性喘息の表現型の完全な発生後の、IL−13の消失がAHRを逆転する能力は、IL−4消失がこのような逆転を達成する能力がないことと対照する。アレルゲン誘導性AHRの逆転におけるIL−4Rαの遮断の効果の根底にある機構は、IL−13−媒介性プロセスの阻害であり得、これは、Stat6活性化が、両方のサイトカインについてのIL−4Rα媒介性シグナル伝達の下流にあるという事実に一致する。IL−13は、おそらく、アレルゲン誘導性AHRを担う主要なCD4+T細胞誘導性因子である。
AHRのIL−13依存性発現の根底をなす候補機構を評価するために、本発明者らは、公知のアレルギー性エフェクターカスケードを特徴付けた。好酸球は、喘息および喘息性AHRにおける主要なエフェクター細胞として関与している(16)。しかし、抗原誘発を繰り返す前のIL−13の阻害は、アレルゲン誘導性肺好酸球増加症に有意に影響しない(17)(図2B)。IgE媒介経路の関連性を評価するために、本発明者らOVA特異的血清IgEを測定した(18)。IgEのOVA特異的レベルを、OVA感作マウスおよびOVAチャレンジマウスにおいて観察したが、PBS免疫マウスおよびPBSチャレンジマウスにおいては、抗原特異的抗体レベルは検出されなかった(図2C)。IL−13の隔離は、OVA特異的IgEレベルを変更せず、その抑制の欠失は、IL−13隔離が、最初の抗原プライミングおよび抗体形成後に生じるという事実に起因するであろう。にもかかわらず、これらの結果は、AHRが、このモデルにおけるIgE産生に依存しないことを示し、これは、アレルギー性AHRがIgE欠損およびB細胞欠損マウスにおいて通常発生するという報告(19)と一致する。
ヒト喘息の病理に一致して、マウスモデルにおけるアレルギー性喘息は、気道上皮の粘膜含量の顕著な増加に関連する(5、11)。粘膜の過分泌は、急性喘息性発作で死亡する患者の剖検標本に特に顕著である(20)。IL−13の遮断は、気道における粘膜含有細胞のアレルギー誘導性の増加を逆転し(図3)、これは、気道粘膜含量のアレルギー誘導性の増加が、IL−13に依存することを実証する。IL−4はまた、IL−4トランスジェニックマウスが、抗体感作の非存在下で顕著な杯細胞過形成を示すように、このプロセスに関与する(5)。しかし、IL4欠損マウスおよびコントロールマウスの両方に由来のTh2クローンの、マウス気道への移入は、粘膜の過剰産生を誘導する(21)。このことは、また、IL−4の免疫調節性の役割が、エフェクター分子としてのその役割と綿密に区別されることを必要とすることを示唆する。
未処置(免疫していない)マウスの気道への組換えIL−13(rIL−13)の毎日の投与が、AHRを誘導し、これは、IL−13活性の増加が、AHRを誘導するに十分であったことを実証する(図4A)(22)。AHRは、rIL−13投与開始後72時間までに発症する。好酸球の気管支肺胞洗浄液への有意な流入が、rIL−13投与後早期に観察されたが、肺好酸球は、AHRの発現時点で観察されなかった(図4B)。好酸球流入の時間経過の重要性は不明なままであるが、これは、IL−13単独が、おそらく、ケモカイン発現を上方調節するその能力によって、気道の好酸球浸潤を開始するのに十分であることを示唆する。rIL−13の気道投与はまた、全血清IgE合成の時間依存性の増加を生じ(図4C)(24)、これは、IL−13がIgE合成を調節する、以前に報告された能力に一致する。血清IgEの増加は、アレルゲンでの任意の免疫に非依存的であり、これは、ヒト喘息の表現型が、アレルゲン特異的よりもむしろ、全量の血清IgE濃度により良好に相関するという観察(26)との共鳴を見出す。上記IL−13阻害研究から予測されるように、rIL−13の投与は、気道粘膜産生の増加を誘導した(図4D)(27)。
参考文献および注記
Figure 0005519087
13. 6週齢雄性A/Jマウスを、The Jackson Laboratory(Bar Harbort,ME)から入手し、実験期間中、環境制御した特定病原体除去動物施設中で、層流フード下で飼育した(N=4〜10マウス/実験群)。この研究は、動物の実験使用に関する、the Animal Welfare Actおよびthe Department of Health,Education and Welfare(N.I.H.)ガイドラインによって概略される実験室動物研究についての原則に従って、本明細書に報告した。マウスを、0.2mlPBS中の10μgのオボアルブミン(OVA;CrudeグレードIV、Sigma;St.Louis,MO)またはPBS単独の腹腔内注射によって免疫した。免疫後14日目に、マウスを、ケタミンおよびキシラジン(それぞれ、45mg/kgおよび8mg/kg)の混合物で麻酔し、そして50μlのOVAの1.5%溶液またはコントロールとして等価量PBSを気管内でチャレンジした。この最初の抗原チャレンジ後10日目に、マウスを、OVAまたはPBSのいずれかで再度、気管内でチャレンジした。そのアレルギー性表現型の特徴付けを、第2の抗原チャレンジ後96時間で行った。
14.ヒトIL−13bcを上記のようにクローン化した。マウスホモログの可溶性発現のために、ヒトIgG1のヒンジCH2/CH3領域とインフレームで融合させた、マウスsIL−13bc細胞外ドメイン(先の実施例で記載されるような)をコードするDNAを含むpED発現ベクターを、HCO細胞にトランスフェクトした[D.D.Donaldsonら、J.Immunol.161,2317(1998)]。sIL−13bc−Fcを、rProtein A−Sepharose[J.F.Urbanら、Immunity 8、255(1998)]で精製した。B9増殖アッセイにおいて3ng/mlのマウスIL−13を中和する能力によって決定されるように、インビトロID50は、約10ng/mlであった。ヒトIgG(sIL−13bc−Fcのコントロールとして使用した)を、ヒト免疫グロブリンの10%溶液(これは、静脈内投与のために市販されている(Miles)(同書))からrProtein A−Sepharoseクロマトグラフィーによって同様に精製した。マウスに、sIL−13bc−Fc(400μg)または等量のコントロールHu−IgGを、腹腔内注射によって、二次抗原チャレンジの−1日目、0日目、+1日目および+3日目に与えた。
15.アセチルコリンの静脈内投与に対する気道応答性を、最後の気道内チャレンジの3日後に測定した(11)。マウスを、ペントバルビタールナトリウム(90mg/kg)で麻酔し、インキュベートし、定常の気道の一回換気量(0.2ml)で120呼吸/分の速度で喚起し、そしてデカメトニウムブロミド(25mg/kg)で麻痺させた。安定な気道内圧の確立後、アセチルコリンを、静脈内注射(50μg/kg)し、そして動的気道内圧を、5分間追跡した。
16.G.J.Gleich,J.All.Clin.Immunol.8,422(1990)。
17.気管支肺胞洗浄を、上記(11)のように行った。
18.腎臓を切除し、そしてプールした血液を、上記(11)のような抗体分析のために収集した。血清を遠心分離で分離し、そして分析まで−80℃で保存した。血清OVA特異的IgEレベルを、サンドイッチELISAで測定した。サンプルウェルを、PBS中の0.01%OVA溶液でコートし、PBS中の10%FBSでブロックし、そしてPBS中の0.05% Tween−20で洗浄した。血清サンプルを、PBS中の10%FBSで1:10および1:100に希釈した。一晩のインキュベーション後、プレートを、PBS中の0.05% Tween−20で洗浄し、そしてビオチン結合体化抗マウスIgE(PharMingen,San Diego,CA)を添加した。洗浄後、10%FBS/PBS中の0.0025mg/mlアビジンペルオキシダーゼ(Sigma)を添加し、プレートを、ABTS(2,2’−アジノ−did[3−メチル−ベンズチアゾンサルフェート])(KirkegaardおよびPerry)で発色させた。プレートを、405nmで30分間読み取った。報告されたOD値は、1:10希釈された血清サンプルの値である。なぜなら、この値は、10%FBS/PBSで1:100希釈した血清サンプルのO.D.値と比較によるアッセイの飽和点以下であることがわかったからである。
Figure 0005519087
22.ミツバチメルチンリーダーをコードするDNA[D.C.Tessier,D.Y.Thomas,H.E.Khouri,F.Laliberte,T.Vernet,Gene 2.177(1991)]およびそれに続く6個のヒスチジンタグを、エンテロキナーゼ切断部位によって、マウスIL−13の成熟領域に対してGly21で融合し、そして哺乳動物発現ベクターpHTopに構築した。H6−EKマウスIL−13タンパク質を、安定にトランスフェクトされたCHO細胞から産生し、Ni−NTAクロマトグラフィーによって、SDS−PAGEによって決定されるように、97%より高い純度に精製した。タンパク質濃度を、280nmでの吸光度によって測定し、そしてエンドトキシン混入は、Cape Cod Associates LALアッセイによって測定されるように、30EU/mg未満であった。Ba/F3 IL−13R1増殖アッセイによって決定されるように、H6−EKマウスIL−13のED50は、1ng/mlであった。マウスrIL−13(50μlの総量中5μg)を、ケタミンおよびキシラジン(それぞれ、45mg/kgおよび8mg/kg)の混合物で麻酔した未処置マウスに、気管内滴下によって毎日投与した。
23.M.Goebelerら、Immunol,91,450(1997)。
24.マウスIgE特異的ELISAを使用して、PharMingenから入手したマウスIgEに対する補体抗体対(R35−72およびR35−92)を製造業者の説明に従って用いて、血清中の総IgE免疫グロブリンレベルを定量した。2連のサンプル(PBS中の10%FBSにおける1/10希釈)を、各動物から試験した。サンプルのO.D.の読み取りを、既知濃度の組換えマウスIgE(5〜2000pg/ml)で作製した標準曲線から得られた値を使用して、pg/mlに変換し、そして最終濃度を、希釈係数によって乗算することによって得た。
25.C.L.Emson,S.E.Bell,A.Jones、W.Wisden,A.N.J.Mckenzie,J.Exp.Med,188,399(1998)。
26.L.R.Friedhoff,D.G.Marsh、Int.Arch.AI1.Immunol.100,355(1993)。
27.rIL−13の気道上皮の粘膜細胞含量に対する効果を試験するために、肺を切除し、10%ホルマリンに固定化した。次いで、これらを、70%エタノール中で洗浄し、脱水し、グリコールメタクリレート中に包埋し、10μM切片に切断し、スライド上にマウントし、そしてヘマトキシリンおよびエオシンおよび過ヨウ素酸Schiffで染色した。4つの切片を、1動物あたりで試験しし:肺の1切片あたり4つの領域をスコア付けした。切片を、1〜4のスケールでスコア付けし、1は、粘膜細胞含量がないことを表す。
Figure 0005519087
本明細書中に引用される全ての特許および学術文献は、完全に示されるように参考として援用される。
この図は、以下の実施例4に記載のように、IL−13bc−Fcへの曝露後の、IL−13、IL−14、IL−11および偽(mock)トランスフェクトされたCOS細胞の写真である。 インターロイキン−13のインビボブロックによるアレルゲン誘導性の気道過敏症の逆転。最初の気管内チャレンジの10日後、OVA免疫マウスおよびPBS免疫マウスを、再度OVAまたはPBSのいずれかで気管内チャレンジした。第2の抗原チャレンジの−1日目、0日目、+1日目および+3日目に、マウスに、腹腔内注射により、sIL−13bc−Fc(400μg)または等量のコントロールヒトIgGを与えた。アレルギーの表現型をPBSまたはOVAチャレンジの4日後に評価した。(A)ピーク気道圧における時間統合上昇(time−integrated rise)により規定した、アセチルコリンチャレンジに対する気道高過敏状態(AHR)(気道圧時間係数[APTI](cmH2O×秒))。(B)気管支肺胞滲出液の炎症性細胞構成。細胞の異なるパーセンテージはサイトスピン調製物の光学顕微鏡評価により決定した。データは細胞の絶対数で表している。(C)OVA−特異的血清IgE濃度。結果は、1群あたり8〜10動物の平均+/−SEMである。*P<0.05は、それぞれのPBSコントロール群と比較した:**P<0.05は、OVA/Hu−Ig群と比較した(多重比較のためのフィッシャー最小有意差検定をともなうワンウェイANOVA)。 気道上皮における粘液含有細胞のアレルゲン駆動性増加に対するIL−13遮断の効果。肺切片(実験群あたりN=4、1動物あたり4切片)をホルマリン中で固定し、10μm切片に切断し、そしてヘマトキシリンおよびエオシン、ならびに過ヨウ素酸シッフで染色した。代表的な切片を示す。バーは100μmである。PBS/Hu−Ig:PBSで免疫し、そしてチャレンジしたコントロールであって、ごく少数の粘液含有細胞を示す。OVA/Hu−Ig:アレルゲンに誘導された間質炎症細胞の増加および粘液を含有する杯細胞数の増加。OVA/sIL−13bc−Fc:アレルゲンに誘導された杯細胞粘液産生に対するIL−13遮断の劇的な阻害効果。 気道の反応性亢進(hyperreactivity)のIL−13誘導。未処理のマウスに、点滴注入により組換えIL−13(5μg/マウス、50μl容量)またはPBSを毎日与えた。最後の処理の24時間後、(A)気道の過剰応答性、(B)BAL好酸球レベル、(C)血清の総IgEレベル、および(D)粘液スコア、を決定した。結果は、1群あたり7〜10匹の動物の平均±SEM(垂直方向のバー)である。*P<0.05(PBS群と比較)(スチューデントt検定)。

Claims (23)

  1. 哺乳動物被験体においてアレルゲン誘導性の気道過敏症のIgE非依存性の増加によって特徴付けられる肺の炎症状態を処置するための組成物であって、該組成物は、IL−13レセプターα1(IL−13Rα1)の可溶性形態、IL−13に対する抗体またはそのIL−13結合フラグメント、IL−13結合鎖(IL−13bc)に対する抗体またはそのIL−13bc結合フラグメント、および、IL−13Rα1に対する抗体またはそのIL−13Rα1結合フラグメントからなる群より選択される、有効な量のIL−13アンタゴニストを含む、組成物。
  2. 前記IL−13アンタゴニストがIL−13に対する抗体である、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記IL−13アンタゴニストがIL−13に対する抗体のIL−13結合フラグメントである、請求項1に記載の組成物。
  4. 前記IL−13アンタゴニストがIL−13Rα1の可溶性形態である、請求項1に記載の組成物。
  5. 前記IL−13アンタゴニストがIL−13Rα1に対する抗体である、請求項1に記載の組成物。
  6. 前記IL−13アンタゴニストがIL−13Rα1に対する抗体のIL−13Rα1結合フラグメントである、請求項1に記載の組成物。
  7. 前記IL−13アンタゴニストがIL−13bcに対する抗体である、請求項1に記載の組成物。
  8. 前記IL−13アンタゴニストがIL−13bcに対する抗体のIL−13bc結合フラグメントである、請求項1に記載の組成物。
  9. 前記IL−13抗体またはそのIL−13結合フラグメントが、ヒトIL−13bcに対するIL−13の結合を拮抗する、請求項2または3に記載の組成物。
  10. 前記IL−13抗体またはそのIL−13結合フラグメントが、静脈内注射、皮膚注射または皮下注射による投与に適した形態である、請求項2または3に記載の組成物。
  11. 前記IL−13抗体またはそのIL−13結合フラグメントが、体重1kgあたり約0.1μg〜約100mgの用量である、請求項2または3に記載の組成物。
  12. 前記気道過敏症におけるアレルゲン誘導性の増加が減少される、請求項2または3に記載の組成物。
  13. 前記IL−13抗体またはそのIL−13結合フラグメントの投与が、前記気道過敏症におけるアレルゲン誘導性の増加の完全な逆転をもたらす、請求項2または3に記載の組成物。
  14. 前記組成物がさらに薬学的に受容可能なキャリアを含む、請求項2または3に記載の組成物。
  15. 哺乳動物被験体におけるIgE非依存性の喘息を処置するための組成物であって、該組成物は、該哺乳動物被験体において、アレルゲン誘導性気道過敏症を減少させるのに十分な量のIL−13に対する抗体またはそのIL−13結合フラグメントを含む、組成物。
  16. 前記組成物がIL−13に対する抗体を含む、請求項1に記載の組成物。
  17. 前記組成物がIL−13に対する抗体のIL−13結合フラグメントに対する抗体を含む、請求項1に記載の組成物。
  18. 前記IL−13抗体またはそのIL−13結合フラグメントが、ヒトIL−13bcに対するIL−13の結合を拮抗する、請求項1に記載の組成物。
  19. 前記IL−13抗体またはそのIL−13結合フラグメントが、静脈内注射、皮膚注射または皮下注射による投与に適した形態である、請求項1に記載の組成物。
  20. 前記IL−13抗体またはそのIL−13結合フラグメントが、体重1kgあたり約0.1μg〜約100mgの用量である、請求項1に記載の組成物。
  21. 前記気道過敏症におけるアレルゲン誘導性の増加が減少される、請求項1に記載の組成物。
  22. 前記IL−13抗体またはそのIL−13結合フラグメントの投与が、前記気道過敏症におけるアレルゲン誘導性の増加の完全な逆転をもたらす、請求項1に記載の組成物。
  23. 前記組成物がさらに薬学的に受容可能なキャリアを含む、請求項1に記載の組成物。
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