JP7150604B2 - 無血清合成のためのwnt組成物及び方法 - Google Patents

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Wntタンパク質は、Frizzledによりコードされる細胞表面受容体及び低比重リポタンパク質受容体関連タンパク質(LRP)に結合する、高度に保存された分泌性シグナル伝達分子ファミリーを形成する。WNT遺伝子ファミリーは、分泌性シグナル伝達タンパク質をコードする構造的に関連した遺伝子からなる。これらのタンパク質は、細胞運命の制御及び胚形成時のパターン形成など、腫瘍形成及び幾つかの発生過程に関与することが示唆されている。一旦結合すると、リガンドにより細胞内の各事象のカスケードが開始され、これにより最終的にβ-カテニンとDNA結合タンパク質TCFとの核内活性を介して標的遺伝子の転写がもたらされる(Clevers H,2004 Wnt signaling:Ig-norrin the dogma.Curr Biol 14:R436-R437;Nelson&Nusse 2004 Convergence of Wnt,beta-catenin,and cadherin pathways.Science 303:1483-1487;Gordon&Nusse 2006 Wnt signaling:Multiple pathways,multiple receptors,and multiple transcription factors.J Biol Chern 281:22429-22433)。
Wntはまた、骨形成プログラムに関連する多種多様な細胞意志決定にも関与している。例えば、Wntはsox9の発現レベルを調節し、間葉系前駆細胞から骨形成運命への系統分化に影響を与える。Wntは、破骨細胞または軟骨細胞のいずれかへの細胞分化に影響を与える。成体動物では、Wntシグナル伝達が骨量を調節するという豊富な証拠がある。例えば、ヒトWnt共受容体LRP5における変異は、骨粗鬆症I型、及び骨内膜骨化過剰症または常染色体優性骨硬化症など、幾つかの高骨量症候群、ならびに骨量減少疾患、骨粗鬆症-偽性神経膠腫に関連している。Wnt阻害因子Dkklの高産生は、骨吸収の増加が鑑別時の1つの特徴である多発性骨髄腫に関連している。
ある実施形態では、最小血清条件(例えば、無血清条件)下で生物学的に活性なWntポリペプチドを作製する方法及び培養系を本明細書で開示する。ある実施形態では、生物学的に活性なWntポリペプチドを最小血清培地(例えば、無血清培地)に分泌するように遺伝子操作された細胞を含む組成物も本明細書で開示する。
ある実施形態では、最小血清条件下で生物学的に活性なWntポリペプチドを作製するインビトロ法を本明細書で開示し、かかる方法は、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から最小血清条件下で細胞を培養すること、及びかかる培地から分泌されたWntポリペプチドを最小血清条件下で回収することを含む。いくつかの実施形態では、遺伝子操作された細胞株は、cGMPに適合する細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する細胞株は、cGMPに適合する哺乳類細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する哺乳類細胞株は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株、ヒト胎児由来腎臓(HEK)細胞株、またはベビーハムスター腎臓(BHK)細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する細胞株は、cGMPに適合する昆虫細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する昆虫細胞株は、Sf9細胞株、Sf21細胞株、Tn-368細胞株、またはHigh Five(BTI-TN-5B1-4)細胞株である。いくつかの実施形態では、細胞を接着培養または浮遊培養で増殖させる。いくつかの実施形態では、細胞を最高2日間、3日間、4日間、5日間、6日間、7日間、8日間、9日間、10日間、11日間、12日間、13日間、14日間、または15日間増殖させ、それから分泌されたWntポリペプチドを培地から回収する。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、cGMPに適合するベクターである。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、哺乳類のベクターである。いくつかの実施形態では、哺乳類のベクターは、OpticVec、pTarget、pcDNA4TO4、pcDNA4.0、UCOE発現ベクター、またはGS系発現ベクターである。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、昆虫細胞発現ベクターである。いくつかの実施形態では、昆虫細胞発現ベクターは、pIExベクターまたはpBiExベクターである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、異種シグナル配列を含む。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、天然シグナル配列を含む。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Bポリペプチド、またはWnt10Bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する約90%、95%、99%、またはそれ以上の配列同一性を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、約1~約33個のアミノ酸切断を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、切断はC末端切断である。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1のC末端が切断されているポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する約90%、95%、99%、またはそれ以上の配列同一性を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2からなるポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、少なくとも約10ng/mLの濃度で培地中に分泌される。いくつかの実施形態では、最小血清条件は、血清低減培地、タンパク質不含培地、合成培地、または無血清培地を含む。いくつかの実施形態では、最小血清条件は、動物由来成分不含培地を含む。いくつかの実施形態では、最小血清条件は、非ヒト血清を実質的に含まない培地を含む。いくつかの実施形態では、最小血清条件は、非ヒトタンパク質を実質的に含まない培地を含む。いくつかの実施形態では、最小血清条件は、血清が約9%未満、8%未満、7%未満、6%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、1%未満、または0.5%未満である培地を含む。いくつかの実施形態では、最小血清条件は、血清が0%である培地を含む。いくつかの実施形態では、血清はウシ胎児血清である。いくつかの実施形態では、培地は、血清代替物をさらに含む。いくつかの実施形態では、血清代替物は、CellEss、ITS(例えば、ITS3またはITS3+)、Excyte、OneShot、またはKnockoutを含む。いくつかの実施形態では、培地は、外来性物質を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、外来性物質は、病原体、伝達性海綿状脳症(TSE)病原体、またはその組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、方法は、イオン交換法、疎水性精製法、または親和性精製法を利用するWntポリペプチドの精製をさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、精製Wntポリペプチドをリポソームを用いて製剤化することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、精製Wntポリペプチドを薬学的に許容される添加物を用いて製剤化することをさらに含む。生物学的に活性なWntポリペプチドは、上述のインビトロ法によって作製される。
ある実施形態では、最小血清培地、最小血清培地中に分泌される生物学的に活性なWntポリペプチド、及び生物学的に活性なWntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から得られる細胞を含み、ここで、かかる細胞を最小血清培地の存在下で増殖させる、Wnt培養系を本明細書で開示する。いくつかの実施形態では、遺伝子操作された細胞株は、cGMPに適合する細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する細胞株は、cGMPに適合する哺乳類細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する哺乳類細胞株は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株、ヒト胎児由来腎臓(HEK)細胞株、またはベビーハムスター腎臓(BHK)細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する細胞株は、cGMPに適合する昆虫細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する昆虫細胞株は、Sf9細胞株、Sf21細胞株、Tn-368細胞株、またはHigh Five(BTI-TN-5B1-4)細胞株である。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、cGMPに適合するベクターである。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、哺乳類のベクターである。いくつかの実施形態では、哺乳類のベクターは、OpticVec、pTarget、pcDNA4TO4、pcDNA4.0、UCOE発現ベクター、またはGS系発現ベクターである。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、昆虫細胞発現ベクターである。いくつかの実施形態では、昆虫細胞発現ベクターは、pIExベクターまたはpBiExベクターである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、異種シグナル配列を含む。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、天然シグナル配列を含む。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Bポリペプチド、またはWnt10Bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する約90%、95%、99%、またはそれ以上の配列同一性を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、約1~約33個のアミノ酸切断を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、切断はC末端切断である。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1のC末端が切断されているポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する約90%、95%、99%、またはそれ以上の配列同一性を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2からなるポリペプチドである。いくつかの実施形態では、分泌された生物学的に活性なWnt3Aポリペプチドの濃度は培地中少なくとも約10ng/mLである。いくつかの実施形態では、培地は、約2日、3日、4日、5日、6日、7日、8日、9日、10日、11日、12日、13日、14日、または15日経過したものである。いくつかの実施形態では、培地は、血清低減培地、タンパク質不含培地、合成培地、または無血清培地である。いくつかの実施形態では、培地は、動物由来成分不含培地である。いくつかの実施形態では、培地は、非ヒト血清を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、培地は、非ヒトタンパク質を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、培地は、血清を約9%未満、8%未満、7%未満、6%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、1%未満、または0.5%未満含む。いくつかの実施形態では、培地は、血清を0%含む。いくつかの実施形態では、血清はウシ胎児血清である。いくつかの実施形態では、培地は、血清代替物をさらに含む。いくつかの実施形態では、血清代替物は、CellEss、ITS、Excyte、OneShot、またはKnockoutを含む。いくつかの実施形態では、培地は、外来性物質を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、外来性物質は、病原体、伝達性海綿状脳症(TSE)病原体、またはその組み合わせを含む。
ある実施形態では、最小血清培地、最小血清培地中に分泌される生物学的に活性なWntポリペプチド、及び生物学的に活性なWntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から得られる細胞を含む培地であって、ここで、かかる細胞を最小血清培地の存在下で増殖させることを含む培地を本明細書で開示する。いくつかの実施形態では、遺伝子操作された細胞株は、cGMPに適合する細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する細胞株は、cGMPに適合する哺乳類細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する哺乳類細胞株は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株、ヒト胎児由来腎臓(HEK)細胞株、またはベビーハムスター腎臓(BHK)細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する細胞株は、cGMPに適合する昆虫細胞株である。いくつかの実施形態では、cGMPに適合する昆虫細胞株は、Sf9細胞株、Sf21細胞株、Tn-368細胞株、またはHigh Five(BTI-TN-5B1-4)細胞株である。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、cGMPに適合するベクターである。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、哺乳類のベクターである。いくつかの実施形態では、哺乳類のベクターは、OpticVec、pTarget、pcDNA4TO4、pcDNA4.0、UCOE発現ベクター、またはGS系発現ベクターである。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、昆虫細胞発現ベクターである。いくつかの実施形態では、昆虫細胞発現ベクターは、pIExベクターまたはpBiExベクターである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、異種シグナル配列を含む。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、天然シグナル配列を含む。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Bポリペプチド、またはWnt10Bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する約90%、95%、99%、またはそれ以上の配列同一性を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、約1~約33個のアミノ酸切断を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、切断はC末端切断である。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1のC末端が切断されているポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する約90%、95%、99%、またはそれ以上の配列同一性を含むポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2からなるポリペプチドである。いくつかの実施形態では、分泌された生物学的に活性なWnt3Aポリペプチドの濃度は培地中少なくとも約10ng/mLである。いくつかの実施形態では、培地は、約2日、3日、4日、5日、6日、7日、8日、9日、10日、11日、12日、13日、14日、または15日経過したものである。いくつかの実施形態では、培地は、血清低減培地、タンパク質不含培地、合成培地、または無血清培地である。いくつかの実施形態では、培地は、動物由来成分不含培地である。いくつかの実施形態では、培地は、非ヒト血清を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、培地は、非ヒトタンパク質を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、培地は、血清を約9%未満、8%未満、7%未満、6%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、1%未満、または0.5%未満含む。いくつかの実施形態では、培地は、血清を0%含む。いくつかの実施形態では、血清はウシ胎児血清である。いくつかの実施形態では、培地は、血清代替物をさらに含む。いくつかの実施形態では、血清代替物は、CellEss、ITS、Excyte、OneShot、またはKnockoutを含む。いくつかの実施形態では、培地は、外来性物質を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、外来性物質は、病原体、伝達性海綿状脳症(TSE)病原体、またはその組み合わせを含む。
ある実施形態では、リポソームWntポリペプチドの調製方法を本明細書で開示し、かかる方法は、(a)単離されたWntポリペプチドを複数のシャペロンと共にインキュベートしてWntポリペプチド-シャペロン複合体を作製すること、(b)Wntポリペプチド-シャペロン複合体と非複合体化シャペロンとを分離すること、及び(c)Wntポリペプチド-シャペロン複合体をリポソーム水溶液と接触させてリポソームWntポリペプチドを作製することを含む。いくつかの実施形態では、複数のシャペロンはFrizzled-8を含む。いくつかの実施形態では、複数のシャペロンの各シャペロンはFrizzled-8融合タンパク質を含む。いくつかの実施形態では、Frizzled-8融合タンパク質は切断型Frizzled-8タンパク質を含む。いくつかの実施形態では、切断型Frizzled-8タンパク質は、Frizzled-8のシステインリッチ領域(CRD)を含む。いくつかの実施形態では、切断型Frizzled-8タンパク質は、配列番号4のアミノ酸残基25からアミノ酸残基172に及ぶ領域を含む。いくつかの実施形態では、Frizzled-8融合タンパク質は、IgG Fc部分をさらに含む。いくつかの実施形態では、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%の配列同一性を含む。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも10分間、少なくとも30分間、少なくとも1時間、少なくとも1.5時間、少なくとも2時間、少なくとも3時間、少なくとも4時間、少なくとも5時間、少なくとも6時間、少なくとも10時間、少なくとも12時間、少なくとも18時間、またはそれ以上インキュベートする。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約30℃でインキュベートする。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約10℃、約1℃~約8℃、または約1℃~約4℃でインキュベートする。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約10℃~約30℃、約15℃~約30℃、約20℃~約30℃、約23℃~約30℃、または約25℃~約30℃でインキュベートする。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも1℃、2℃、4℃、8℃、10℃、20℃、23℃、25℃または30℃の温度でインキュベートする。いくつかの実施形態では、複数のシャペロンの各々をビーズにさらに固定化する。いくつかの実施形態では、複数のシャペロンの各々をさらにビーズに間接的に固定化し、ここで、各シャペロンは抗体のFc部分を認識するポリペプチドに結合しており、かつポリペプチドはビーズに固定化されている。いくつかの実施形態では、ポリペプチドはタンパク質Aである。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:4、または約1:5にしてインキュベートする。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:2.5にしてインキュベートする。いくつかの実施形態では、ステップb)での分離は、pH約3.0を含む緩衝液を用いて単離Wntポリペプチド-シャペロン複合体を溶出させることを含む。いくつかの実施形態では、リポソームに含まれるリン脂質は、尾部の炭素鎖長が約12炭素~約14炭素である。いくつかの実施形態では、リポソームは、pH約6.5~約8.0、pH約7.0~約7.8、またはpH約7.2~約7.6における正味電荷が0である。いくつかの実施形態では、リン脂質は、1,2-ジミリストイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DMPC)である。いくつかの実施形態では、リポソームは、コレステロールをさらに含む。いくつかの実施形態では、DMPCとコレステロールとの濃度は約70:30~約100:0の比で定義される。いくつかの実施形態では、ステップa)でのインキュベーションは、本明細書に記載するWnt培養系から単離Wntポリペプチドを採取することをさらに含む。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドは、単離されたWnt5Bポリペプチドまたは単離されたWnt10Bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドは、単離されたWnt3Aポリペプチドである。
ある実施形態では、Wntポリペプチドの精製方法を本明細書で開示し、かかる方法は、(a)リポソームWntポリペプチドを複数のシャペロンと共にインキュベートしてリポソームWntポリペプチド-シャペロン複合体を形成させること、(b)リポソームWntポリペプチド-シャペロン複合体と非複合体化シャペロンとを分離すること、及び(c)リポソームWntポリペプチド-シャペロン複合体からリポソームWntポリペプチドを溶出させて精製リポソームWntポリペプチドを作製することを含む。いくつかの実施形態では、複数のシャペロンはFrizzled-8を含む。いくつかの実施形態では、複数のシャペロンの各シャペロンはFrizzled-8融合タンパク質を含む。いくつかの実施形態では、Frizzled-8融合タンパク質は切断型Frizzled-8タンパク質を含む。いくつかの実施形態では、切断型Frizzled-8タンパク質は、Frizzled-8のシステインリッチ領域(CRD)を含む。いくつかの実施形態では、切断型Frizzled-8タンパク質は、配列番号4のアミノ酸残基25からアミノ酸残基172に及ぶ領域を含む。いくつかの実施形態では、Frizzled-8融合タンパク質は、IgG Fc部分をさらに含む。いくつかの実施形態では、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%の配列同一性を含む。いくつかの実施形態では、複数のシャペロンは、低比重リポタンパク質受容体関連タンパク質6(Lrp6)を含む。いくつかの実施形態では、リポソームWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも10分間、少なくとも30分間、少なくとも1時間、少なくとも1.5時間、少なくとも2時間、少なくとも3時間、少なくとも4時間、少なくとも5時間、少なくとも6時間、少なくとも10時間、少なくとも12時間、少なくとも18時間、またはそれ以上インキュベートする。いくつかの実施形態では、リポソームWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約30℃でインキュベートする。いくつかの実施形態では、リポソームWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約10℃、約1℃~約8℃、または約1℃~約4℃でインキュベートする。いくつかの実施形態では、リポソームWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約10℃~約30℃、約15℃~約30℃、約20℃~約30℃、約23℃~約30℃、または約25℃~約30℃でインキュベートする。いくつかの実施形態では、リポソームWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも1℃、2℃、4℃、8℃、10℃、20℃、23℃、25℃、または30℃の温度でインキュベートする。いくつかの実施形態では、Frizzled-8融合タンパク質をさらにビーズに固定化する。いくつかの実施形態では、Frizzled-8融合タンパク質をさらにビーズに間接的に固定化し、ここで、Frizzled-8融合タンパク質はFc部分を認識するポリペプチドに結合しており、かつポリペプチドはビーズに固定化されている。いくつかの実施形態では、ポリペプチドはタンパク質Aである。いくつかの実施形態では、リポソームWntポリペプチドと複数のシャペロンとを、Wntポリペプチド:シャペロン比を約1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:4、または約1:5にしてインキュベートする。いくつかの実施形態では、ステップb)での分離はリポソームWntポリペプチド-シャペロン複合体を緩衝液で溶出させることを含み、ここで、緩衝液は任意選択でpH約3.0を含む。いくつかの実施形態では、リポソームに含まれるリン脂質は、尾部の炭素鎖長が約12炭素~約14炭素である。いくつかの実施形態では、リポソームは、pH約6.5~約8.0、pH約7.0~約7.8、またはpH約7.2~約7.6における正味電荷が0である。いくつかの実施形態では、リン脂質は、1,2-ジミリストイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DMPC)である。いくつかの実施形態では、リポソームは、コレステロールをさらに含む。いくつかの実施形態では、DMPCとコレステロールとの濃度は約70:30~約100:0の比で定義される。いくつかの実施形態では、ステップa)でのインキュベーションは、本明細書に記載するWnt培養系から得られる単離Wntポリペプチドをリポソーム水溶液と接触させてリポソームWntポリペプチドを作製することをさらに含む。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドは、単離されたWnt5Bポリペプチドまたは単離されたWnt10Bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドは、単離されたWnt3Aポリペプチドである。
さらなる態様及び実施形態は、本開示の以降の記載から明らかとなり、それらは本発明に含まれる。
血清代替物Excyteの存在下、及び血清濃度低下に伴うWnt3A活性を示す。配列番号1に記載のタンパク質配列をコードする発現ベクターからWntポリペプチドを得る。血清5%+excyte(青色破線棒)、血清3%+excyte(赤色破線棒)及び血清2%+excyte(紫色破線棒)に馴化させた細胞の条件培地におけるWNT3a活性を、デュアルライトレポーターアッセイを使用して分析した。この活性を、excyte無添加の血清5%(青色中塗り棒)、血清3%(赤色中塗り棒)及び血清2%(紫色中塗り棒)に馴化させた細胞の条件培地における活性と比較した。血清10%(橙色棒)で増殖させた細胞の条件培地を陽性対照として使用した。10%FBSと比べると、血清2%及び血清2%+excyteに馴化させた細胞の条件培地の活性は6.4%に低下した。血清濃度を低下させると条件培地におけるWnt3A活性が低下した。Excyteを添加しても条件培地におけるWnt3A活性に対する影響はなかった。 血清代替物CellEssの存在下、及び血清濃度低下に伴うWnt3A活性を示す。配列番号1に記載のタンパク質配列をコードする発現ベクターからWnt3Aポリペプチドを得る。Excyte添加血清7.5%及びExcyte添加血清5%に馴化させた細胞の条件培地におけるWnt3A活性を、デュアルライトレポーターアッセイを使用して分析した。この活性を、血清10%で増殖させた細胞の条件培地におけるWnt3A活性と比較した。培地にCellEssを存在させても条件培地におけるWnt3A活性を回復させることはできなかった。 配列番号1に記載のタンパク質配列をコードする発現ベクターから得られるWnt3A活性を示す。細胞をまずチャコール処理済みone shot FBS(OS FBS)に馴化させた。OSFBSに馴化させた細胞の条件培地では検出可能な活性は測定されなかった。OSFBSへの馴化の後、OSFBSにITS3または脂質ミックス1のいずれかを添加した。条件培地におけるWNT3A活性をLSLデュアルライトレポーターアッセイを使用して試験した。OSFBS+ITS試料に馴化させた細胞の条件培地は、陽性対照(10%FBS)と比べて約10%の活性を示した。OSFBS+脂質ミックスの試料に馴化させた細胞の条件培地は、陽性対照である10%FBSと比べて26%の活性を示した。 異なる血清条件下の細胞によるWnt3Aポリペプチドの分泌を示す。血清を10%、1%及び0%含有する各条件で細胞を増殖させた。細胞を誘導し、条件培地を5日間にわたって回収した(2日目、3日目及び5日目)。 Aは、無血清条件下、CHO細胞によって分泌されたWnt3Aの活性を示す。LSLレポーターアッセイを示している。Bは、無血清条件下、CHO細胞によって分泌されたWnt3Aの活性を示す。Wnt3Aの存在を検出するウェスタンブロット法を示している。 無血清条件下で増殖させた安定してトランスフェクトしたCHO-S細胞株によるWnt3A活性を示す。 本明細書に記載するシャペロンを用いてWntポリペプチドを精製する図式を示す。 Frizzled-8融合タンパク質とタンパク質Aを固定化したビーズとの事前複合体化を表す図式を示す。 Frizzled-8-Fcとタンパク質Aとの比が異なる2例での複合体化を表すウェスタンブロットを示す。 Frizzled-8融合タンパク質-タンパク質Aによる方法を使用して精製したWnt3Aを表すウェスタンブロットを示す。 Aは、Wnt3Aへの結合を競合するFz8とリポソームとを示す。リポソームとWnt3Aとを室温で6時間インキュベートした後、超遠心分離にかけてL-Wnt3Aを作製したことを示している。その後、こうして予備形成されたL-Wnt3AをFz8と共に室温で6時間インキュベートし、その後、超遠心分離にかけてリポソーム会合タンパク質と非会合タンパク質とを分離した。免疫ブロット法により、ほとんど全てのFz8(98.6%)は上清中にあり、Wnt3Aはリポソームのペレットでしか検出されなかったことが示されている。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。Bは、Wnt3Aへの結合を競合するFz8とリポソームとを示す。Fz8とWnt3Aとを4℃で24時間プレインキュベートし、その後、このFz8-Wnt3A溶液をリポソームと共に室温で6時間インキュベートした後、超遠心分離にかけた結果を示している。これらの条件下、Fz8は依然上清中にある(99.6%)ことが認められるが、大部分のWnt3A(93.0%)は上清中でFz8と共局在することが認められる。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。Cは、Wnt3Aへの結合を競合するFz8とリポソームとを示す。Wnt3A、Fz8、及びリポソームを合わせて室温で6時間インキュベートした後、超遠心分離にかけた結果を示している。Fz8は依然上清中にある(91.8%)ことが認められるが、Wnt3Aは62.1%がリポソームのペレット中に、また37.9%が上清中に分配されている。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または少なくとも3つの独立した複製試料の代表データである。 Aは、異なる3つの条件下でのヒトWnt3A、マウスFz8、及びリポソームのインキュベーションを示す。リポソームとWnt3Aとを室温で12時間インキュベートした後、超遠心分離にかけてL-Wnt3Aを作製したことを示している。その後、こうして予備形成されたL-Wnt3AをFz8と共に室温で6時間インキュベートし、その後、超遠心分離にかけてリポソーム会合タンパク質と非会合タンパク質とを分離した。免疫ブロット法により、約94.5%のFz8は上清中にあるが、約88.7%のWnt3Aはリポソームのペレット中で検出されたことが示された。データは、少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。Bは、異なる3つの条件下でのヒトWnt3A、マウスFz8、及びリポソームのインキュベーションを示す。Fz8及びWnt3Aを4℃で24時間プレインキュベートし、その後、このFz8-Wnt3A溶液をリポソームと共に室温で12時間インキュベートした後、超遠心分離にかけた結果を示した。これらの条件下、大部分のFz8は依然上清中にある(72.8%)ことが認められるが、大部分のWnt3A(65.7%)は上清中でFz8と共局在することが認められる。データは、少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。Cは、異なる3つの条件下でのヒトWnt3A、マウスFz8、及びリポソームのインキュベーションを示す。Wnt3A、Fz8、及びリポソームを室温で12時間インキュベートした後、超遠心分離にかけた結果を示した。Fz8は依然上清中にある(94.0%)ことが認められるが、Wnt3Aは29.9%がリポソームのペレット中に、また70.1%は上清中に分配されることが認められる。データは、少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。 Aは、Wnt3A、LRP6、及びリポソームの結合複合体を示す。リポソームとWnt3Aとを室温で6時間インキュベートした後、超遠心分離にかけてL-Wnt3Aを作製したことを示している。その後、こうして予備形成されたL-Wnt3AをLRP6と共に室温で6時間インキュベートし、その後、超遠心分離にかけてリポソーム会合タンパク質と非会合タンパク質とを分離した。免疫ブロット法により、LRP6は61.7%がペレット中に、また38.3%が上清中に分配されるが、Wnt3Aはリポソームのペレットで検出されることが示されている。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。Bは、Wnt3A、LRP6、及びリポソームの結合複合体を示す。LRP6とWnt3Aとを4℃で24時間プレインキュベートし、その後、このLRP6-Wnt3A溶液をリポソームと共に室温で6時間インキュベートした後、超遠心分離にかけた結果を示している。これらの条件下、ほとんどすべてのLRP6(96.2%)は依然上清中にあることが認められ、Wnt3Aは65.9%がペレット中に、また34.1%が上清中に分配されることが認められる。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。Cは、Wnt3A、LRP6、及びリポソームの結合複合体を示す。Wnt3A、LRP6、及びリポソームを室温で6時間インキュベートした後、超遠心分離にかけた結果を示している。LRP6は大部分が上清(88.9%)中に残ることが認められ、Wnt3Aは79.7%がリポソームのペレット中に、また20.3%が上清中に分配されることが認められる。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。 Aは、異なる3つの条件下でのヒトWnt3A、マウスLRP6、及びリポソームのインキュベーションを示す。リポソームとWnt3Aとを室温で6時間インキュベートした後、超遠心分離にかけてL-Wnt3Aを作製したことを示している。その後、こうして予備形成されたL-Wnt3AをLRP6と共に室温で12時間インキュベートし、その後、超遠心分離にかけてリポソーム会合タンパク質と非会合タンパク質とを分離した。免疫ブロット法により、LRP6は48.2%がペレット中に、また51.8%が上清中に分配されるが、Wnt3Aはリポソームのペレットでしか検出されなかったことが示されている。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。Bは、異なる3つの条件下でのヒトWnt3A、マウスLRP6、及びリポソームのインキュベーションを示す。LRP6及びWnt3Aを4℃で24時間プレインキュベートし、その後、このLRP6-Wnt3A溶液をリポソームと共に室温で12時間インキュベートした後、超遠心分離にかけた結果を示している。これらの条件下、ほとんどすべてのLRP6(91.5%)は依然上清中にあることが認められ、Wnt3Aは61.5%がペレット中に、また38.5%が上清中に分配されることが認められる。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。Cは、異なる3つの条件下でのヒトWnt3A、マウスLRP6、及びリポソームのインキュベーションを示す。Wnt3A、LRP6、及びリポソームを室温で12時間インキュベーションした後、超遠心分離にかけた結果を示している。LRP6は大部分が上清に残る(90.8%)ことが認められ、Wnt3Aは70.8%がリポソームのペレット中に、また29.2%が上清中に分配されることが認められる。データは、独立した少なくとも3連から得た平均±SEM、または独立した少なくとも3連の代表データである。
Wntポリペプチドは、細胞の発生過程及び生物学的過程を調整するシグナル伝達分子ファミリーを含む。ある場合には、Wntポリペプチドは、幹細胞の自己複製、アポトーシス、及び細胞運動を調節する。他の場合には、Wntポリペプチドは、発達、例えば、組織恒常性などに寄与する。Wntポリペプチドは、疎水性が高いタンパク質であり、場合によっては(例えば、特定の培地条件下)、生物学的機能が低いかまたはかかる機能を失う。場合によっては、Wntポリペプチドと外来性物質(例えば、リポソーム)とを製剤化することにより、Wntポリペプチドは生物学的機能を維持することができる。例えば、Wntポリペプチドと脂質小胞(例えば、リポソーム)とを組み合わせることによりWnt製剤が作製され(Morrell NT,Leucht P,Zhao L,Kim J-B,ten Berge D,et al.(2008) Liposomal Packaging Generates Wnt Protein with In Vivo Biological Activity.PLoS ONE3(8):e2930;及びZhao et al.,Controlling the in vivo activity of Wnt liposomes,Methods Enzyrnol 465:331-47(2009))、かかる製剤は生物学的活性を有する(Minear et al.,Wnt proteins promote bone regeneration.Sci.Transl.Med.2,29ra30(2010);及びPopelut et al.,The acceleration of implant osseointegration by liposomal Wnt3A,Biomaterials 31 9173e9181(2010);米国特許第7,335,643号及び同第7,153,832号)ことが示されている。
ある場合には、Wntポリペプチドは、血清存在下で培養細胞から分泌される。血清には多種多様な脂質成分が含有されており、これにより、疎水性が高いWntポリペプチドがインビトロにおいて安定化する場合がある。疎水性は、場合によってWnt活性に必要とされる修飾であるグリコシル化及びパルミトイル化の存在に基づく。しかし、安全性の理由から、FDA及びEMAなど規制当局は一般に、ヒトでの使用を意図した薬物からあらゆる動物由来製品を排除するように要求する。さらに、FDAが規制する医療用製品の製造に使用されるウシ胎児血清は、ウイルス及び他の病原体による汚染防止が適切な手順に従わずに行われている場合は使用が禁止されている。
本明細書では、最小血清条件(例えば、無血清条件)下でWntポリペプチドを作製する方法及び培養系を開示する。いくつかの実施形態では、最小血清条件下で生物学的に活性なWntポリペプチドを作製するインビトロ法を本明細書に開示し、かかる方法は、最小血清条件下、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から細胞を培養すること、及び最小血清条件下、かかる培地から分泌されたWntポリペプチドを回収することを含む。ある場合には、本明細書の記載には、最小血清培地を含む培地と、最小血清培地中に分泌される生物学的に活性なWntポリペプチドと、生物学的に活性なWntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から得られる細胞とが含まれ、ここで、かかる細胞を最小血清培地の存在下で増殖させる。さらなる場合には、本明細書の記載には、リポソームWntポリペプチドを調製する方法、及び外来性シャペロンを使用する、最小血清条件から得られたWntポリペプチドを精製する方法が含まれる。
いくつかの実施形態では、最小血清条件は無血清条件である。ある場合には、本発明は、生物学的に活性なWntポリペプチド(例えば、ヒトWnt3A)を分泌させるための無血清プロセスの開発に基づく。いくつかの実施形態では、無血清条件下で生物学的に活性なWntポリペプチドを作製するインビトロ法を本明細書に開示し、かかる方法は、無血清条件下、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から細胞を培養すること、及び無血清条件下、培地から分泌されたWntポリペプチドを回収することを含む。ある場合には、本明細書の記載には、無血清培地と、この無血清培地に分泌される生物学的に活性なWntポリペプチドと、生物学的に活性なWntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から得られる細胞とを含む培地も含まれ、ここで、かかる細胞を無血清培地存在下で増殖させる。
いくつかの実施形態では、無血清培地中でWntポリペプチドを作製できるということには臨床使用に対する大きな利点がある。そのことに対応し、ヒトWNT3aの無血清分泌及びそれにより得られる組成物のための方法及び組成物を提供する。
特定の用語
本方法を記載する前に、本発明は記載される特定の方法に限定されるものではなく、そのような方法は当然異なり得るということを理解されるべきである。本明細書で使用する用語は個々の実施形態の記載を目的としているにすぎず、また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ制限されることから、用語によって制限するものではないということも理解されるべきである。
値の範囲が提供されている場合、その範囲の上限と下限との間に介在する値のそれぞれ(文脈で特に明確な指示がない限り、下限の10分の1の単位にまで)、及びその記述された範囲における任意の他の記述された値または間に介在する値は、本発明に包含されるものと理解される。これらの小範囲は、その記述された範囲において具体的に除外されない限り、本発明に包含される小範囲に独立して含まれ得る。
特に明記しない限り、本明細書で使用する技術用語及び科学用語は、本発明が属する分野の当業者に共通して理解される意味と同一の意味を持つ。Singleton et al,Dictionary of Microbiology and Molecular Biology 2nd ed.,J.Wiley&Sons(New York,NY 1994)では、本出願で使用される用語の多くに対する一般指針が当業者に提供されている。
本明細書で言及される刊行物はいずれも、それらの刊行物が引用される方法及び/または材料との関連でかかる方法及び/または材料を開示及び記載するために参照により明白に本明細書に組み込まれる。
本発明の方法、ならびに特定の患者または用途におけるそれらの有効性を決定するための試験は、当技術分野で標準的な手順を用いて本明細書の教示に従って実施することができる。したがって、本発明の実施には、当業者の技術範囲内の分子生物学(組換え技術)、微生物学、細胞生物学、生化学及び免疫学の従来技術が採用され得る。そのような技術は、文献、例えば、“Molecular Cloning:A Laboratory Manual”,second edition(Sambrook et al.,1989);“Oligonucleotide Synthesis”(M.J.Gait,ed.,1984);“Animal Cell Culture”(R.I.Freshney,ed.,1987);“Methods in Enzymology”(Academic Press,Inc.);“Handbook of Experimental Immunology”(D.M.Weir&C.C.Blackwell,eds.);“Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells”(J.M.Miller&M.P.Calos,eds.,1987);“Current Protocols in Molecular Biology”(F.M.Ausubel et al.,eds.,1987);“PCR:The Polymerase Chain Reaction”(Mullis et al.,eds.,1994);及び”Current Protocols in Immunology”(J.E.Coligan et al.,eds.,1991);ならびに上述文献のすべての改訂版などに十分に説明されている。
本発明において、「市販されている」化合物は、商業的供給元から入手され得、それらには、Acros Organics(Pittsburgh PA)、Aldrich Chemical(Milwaukee WI、これにはSigma Chemical及びFlukaが含まれる)、Apin Chemicals Ltd.(Milton Park UK)、Avocado Research(Lancashire U.K.)、BDH Inc.(Toronto,Canada)、Bionet(Cornwall,U.K.)、Chemservice Inc.(West Chester PA)、Crescent Chemical Co.(Hauppauge NY)、Eastman Organic Chemicals,Eastman Kodak Company(Rochester NY)、Fisher Scientific Co.(Pittsburgh PA)、Fisons Chemicals(Leicestershire UK)、Frontier Scientific(Logan UT)、ICN Biomedicals,Inc.(Costa Mesa CA)、Key Organics(Cornwall U.K.)、Lancaster Synthesis(Windham NH)、Maybridge Chemical Co.Ltd.(Cornwall U.K.)、Parish Chemical Co.(Orem UT)、Pfaltz&Bauer,Inc.(Waterbury CN)、Polyorganix(Houston TX)、Pierce Chemical Co.(Rockford IL)、Riedel de Haen AG(Hannover,Germany)、Spectrum Quality Product,Inc.(New Brunswick,NJ)、TCI America(Portland OR)、Trans World Chemicals,Inc.(Rockville MD)、Wako Chemicals USA,Inc.(Richmond VA)、Novabiochem and Argonaut Technologyが挙げられるが、これに限定されるものではない。
化合物は、当業者に公知の方法によっても作製することができる。本明細書で使用する場合、「当業者に公知の方法」は、さまざまな参考書籍及びデータベースにより同定され得る。本発明の化合物の調製に有用な反応物質の合成を詳述する、または調製を記載している論文への参照を提供する好適な参考書籍及び専門書には、例えば、“Synthetic Organic Chemistry”,John Wiley&Sons,Inc.,New York;S.R.Sandler et al.,“Organic Functional Group Preparations,” 2nd Ed.,Academic Press,New York,1983;H.O.House,“Modern Synthetic Reactions”,2nd Ed.,W.A.Benjamin,Inc.Menlo Park,Calif.1972;T.L.Gilchrist,“Heterocyclic Chemistry”,2nd Ed.,John Wiley&Sons,New York,1992;J.March,“Advanced Organic Chemistry:Reactions,Mechanisms and Structure”,4th Ed.,Wiley-Interscience,New York,1992が挙げられる。特定の反応物質及び類似反応物質は、米国化学会のケミカル・アブストラクト・サービスにより作成される既知の化学薬品の目録によっても同定され得、これらは、ほとんどの公共図書館及び大学図書館、及びオンラインデータベース(詳細は、the American Chemical Society,Washington,D.C.に問い合わせ可能)を介して利用可能である。既知であるがカタログで市販されていない化学薬品は、受託化学合成企業によって調製され得、その場合、標準的な化学薬品供給企業(例えば、上記収載企業)の多くが受託合成サービスを提供している。
本発明において、最小血清条件には、血清含有量が低い、例えば、血清が約9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1.5%、1%、0.5%、0.25%、0.2%、0.1%、0.05%、またはそれ以下である血清条件が含まれる。ある場合には、最小血清条件は、血清を9%~0%、5%~0.05%、5%~0.1%、5%~0.25%、4%~0.05%、4%~0.1%、4%~0.2%、3%~0.05%、3%~0.1%、3%~0.2%、3%~0.25%、2%~0.05%、2%~0.01%、2%~0.25%、または2%~0.5%含む。ある場合には、最小血清条件は、血清低減培地、タンパク質不含培地、合成培地、または無血清培地を含む。場合によっては、血清低減培地は、血清(例えば、ウシ胎児血清)を約1%~約5%含む。場合によっては、タンパク質不含培地は、動物由来のいかなるタンパク質または成分も含有していないが、植物加水分解物から得られたペプチド及び/またはポリペプチドを含有する場合がある。場合によっては、合成培地は、組換えタンパク質及び/またはホルモン(例えば、組換え型のアルブミン及びインスリン、及び合成脂質)を含み、ウシ胎児血清、ウシ血清アルブミンまたはヒト血清アルブミンを含有していない。場合によっては、合成培地はタンパク質不含の合成培地であり、これは、低分子量構成成分を含み、合成のペプチド及び/またはホルモンを含有する場合もある。場合によっては、合成培地はペプチド不含、タンパク質不含の合成培地である。場合によっては、無血清培地(または合成培地)は、組成の不明確な動物由来製品、例えば、血清アルブミン、加水分解物、増殖因子、ホルモン、キャリアタンパク質、及び接着因子などを含む。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する最小血清条件は、血清を9%未満、8%未満、7%未満、6%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、1.5%未満、1%未満、0.5%未満、0.25%未満、0.2%未満、0.1%未満、または0.05%未満含む培地条件を指す。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する最小血清条件は、血清を9%~0%、5%~0.05%、5%~0.1%、5%~0.25%、4%~0.05%、4%~0.1%、4%~0.2%、3%~0.05%、3%~0.1%、3%~0.2%、3%~0.25%、2%~0.05%、2%~0.01%、2%~0.25%、または2%~0.5%含む培地条件を指す。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する最小血清条件は、血清低減培地条件を指す。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する最小血清条件は、タンパク質不含培地条件を指す。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する最小血清条件は、合成培地条件を指す。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する最小血清条件は、無血清培地条件を指す。
Wntポリペプチド
Wntポリペプチドまたはタンパク質は、胚形成時の細胞-細胞相互作用を調節する、高度に保存された分泌性シグナル伝達分子のファミリーを形成する。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドには、Wnt1、Wnt2、Wnt2b(またはWnt13)、Wnt3、Wnt3A、Wnt4、Wnt5A、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a、Wnt7b、Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a(Wnt14、またはWnt14b)、Wnt9b(Wnt14b、またはWnt15)、Wnt10A、Wnt10B(またはWnt12)、Wnt11、Wnt-16a、及びWnt-16bの各ポリペプチドが含まれる。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Aポリペプチド、及びWnt10Bポリペプチドから選択される。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt5Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt10Bポリペプチドである。「Wntタンパク質」または「Wnt遺伝子産物」または「Wntポリペプチド」という用語は、本明細書で使用する場合、天然配列Wntポリペプチド、Wntポリペプチド変異型、Wntポリペプチド断片及びキメラWntポリペプチドを包含する。
「天然配列」ポリペプチドは、天然由来のWntポリペプチドと同一のアミノ酸配列を有するポリペプチドである。そのような天然配列ポリペプチドは、内因性Wntタンパク質を産生する細胞から単離することも、また組換え手段もしくは合成手段により作製することもできる。したがって、天然配列ポリペプチドは、例えば、天然に生じるヒトポリペプチド、マウスポリペプチド、または任意の他の哺乳類種、もしくは非哺乳類種、例えば、ショウジョウバエ、C.elegans等に由来するポリペプチドのアミノ酸配列を有し得る。
「天然配列Wntポリペプチド」という用語には、限定することなく、Wnt1、Wnt2、Wnt2b(またはWnt13)、Wnt3、Wnt3A、Wnt4、Wnt5A、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a、Wnt7b、Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a(Wnt14、またはWnt14b)、Wnt9b(Wnt14b、またはWnt15)、Wnt10A、Wnt10B(またはWnt12)、Wnt11、Wnt-16a、及びWnt-16bの各ポリペプチドが含まれる。ある場合には、「天然配列Wntポリペプチド」という用語には、ヒトWntポリペプチドが含まれる。場合によっては、ヒトWntポリペプチドには、ヒトのWnt1、Wnt2、Wnt2b(またはWnt13)、Wnt3、Wnt3A、Wnt4、Wnt5A、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a、Wnt7b、Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a(Wnt14、またはWnt14b)、Wnt9b(Wnt14b、またはWnt15)、Wnt10A、Wnt10B(またはWnt12)、Wnt11、Wnt-16a、及びWnt-16bの各ポリペプチドが含まれる。場合によっては、ヒトWntポリペプチドはヒトWnt3Aポリペプチドである。場合によっては、ヒトWntポリペプチドはヒトWnt5Aである。さらなる場合には、ヒトWntポリペプチドはヒトWnt10Bである。
ある場合には、Wnt1はGenbankリファレンス NP005421.1及びAAH74799.1によって言及される。Wnt2は、Genbankリファレンス NP003382.1及びAAH78170.1によって言及される。一般に、Wnt2は、脳、視床、胎児及び成人の肺、または胎盤に発現する。Wnt2Bには2つのアイソフォームがあり、それらのGenbankリファレンス番号はそれぞれ、NP004176.2及びNP078613.1である。場合によっては、アイソフォーム1は、成人の心臓、脳、胎盤、肺、前立腺、精巣、卵巣、小腸及び/または結腸に発現する。成人の脳では主に尾状核、視床下核及び視床に見られる。ある場合には、アイソフォーム1は胎児の脳、肺及び腎臓においても検出される。場合によっては、アイソフォーム2は胎児の脳、胎児の肺、胎児の腎臓、尾状核、精巣、及び/またはがん細胞系列に発現する。
Wnt3及びWnt3Aは、発生神経管の形態形成時の細胞-細胞シグナル伝達において別個の役割を果たしている。Wnt3は、GenbankリファレンスはAB060284.1(GenBank番号BAB61052.1及びAAI03924.1も参照のこと)である。Wnt3Aは、Genbank受託がBC103922であり、受託番号はBC103921である。ある場合には、「天然配列Wntタンパク質」または「天然配列Wntポリペプチド」という用語には、Wnt3A天然ポリペプチド(例えば、受託番号BC103921及びBC103922のポリペプチド)が含まれ、N末端の開始メチオニン(Met)を含むもの、または含まないもの、及び天然シグナル配列を含むもの、または含まないものが含まれる。場合によっては、かかる用語には、配列番号2の352アミノ酸の天然型ヒトWnt3Aポリペプチドが含まれ、そのN末端メチオニン(Met)を含むもの、または含まないもの、及び天然シグナル配列を含むもの、または含まないものが含まれる。
いくつかの実施形態では、Wnt4のGenbankリファレンスはNP1 10388.2及びBAC23080.1である。Wnt5AのGenbankリファレンスはNP003383.1、及びNP003383.2である。Wnt5bのGenbankリファレンスはBAB62039.1及びAAG38659である。Wnt6のGenbankリファレンスはNP006513.1及びBAB55603.1である。Wnt7aのGenbankリファレンスはNP004616.2及びBAA82509.1である。ある場合には、Wnt7aは、胎盤、腎臓、精巣、子宮、胎児の肺、胎児の脳、または成人の脳に発現する。Wnt7bのGenbankリファレンスはNP478679.1及びBAB68399.1である。場合によっては、Wnt7bは胎児の脳、肺及び/または腎臓、または成人の脳、肺及び/または前立腺に発現する。Wnt8Aには少なくとも2つの選択的転写物があり、GenbankリファレンスはNP114139.1及びNP490645.1である。Wnt8Bは、前脳に発現する。GenbankリファレンスはNP003384.1である。Wnt10AのGenbankリファレンスはAAG45153及びNP079492.2である。Wnt10Bはほとんどの成人組織で検出され、心臓及び骨格筋でのレベルが最も高い。Wnt10BのGenbankリファレンスはNP003385.2である。場合によっては、Wnt11は、胎児の肺、腎臓、成人の心臓、肝臓、骨格筋、及び膵臓に発現する。GenbankリファレンスはNP004617.2である。Wnt14のGenbankリファレンスはNP003386.1である。Wnt15は、胎児の腎臓または成人の腎臓に発現するか、または脳に発現する。GenbankリファレンスはNP003387.1である。Wnt16には2つのアイソフォーム、Wnt-16a及びWnt-16bがあり、選択的スプライシングによって産生される。アイソフォームWnt-16aは膵臓に発現する。アイソフォームWnt-16bは、脾臓、虫垂、及びリンパ節などの末梢リンパ系器官、または腎臓に発現するが、骨髄には発現しない。Wnt16a及びWnt16bのGenbankリファレンスはそれぞれ、NP476509.1及びNP057171.2である。掲載したGenBank、SwissProt及び他のデータベースの配列はいずれも、参照により明白に本明細書に組み込まれるものとする。
「変異型」ポリペプチドは、天然配列ポリペプチドとの配列同一性が100%未満である、下記に定義するような生物学的に活性なポリペプチドを意味する。そのような変異型には、天然配列のN末端もしくはC末端、または配列内に、1つ以上のアミノ酸残基が付加されているポリペプチド、約1~40のアミノ酸残基が欠失し、1つ以上のアミノ酸残基で任意選択で置換されているポリペプチド、及び天然には生じないアミノ酸を有する生成物が得られるようアミノ酸残基が共有結合で修飾されている、上記ポリペプチドの誘導体が含まれる。
ある場合には、生物学的に活性なWnt変異型は、天然配列Wntポリペプチドとのアミノ酸配列同一性が少なくとも約80%であるアミノ酸配列を有する。ある場合には、生物学的に活性なWnt変異型は、天然配列Wntポリペプチドとのアミノ酸配列同一性が少なくとも約85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、96%、97%、または99%であるアミノ酸配列を有する。場合によっては、生物学的に活性なWnt変異型は、天然配列Wntポリペプチドとのアミノ酸配列同一性が少なくとも約95%であるアミノ酸配列を有する。場合によっては、生物学的に活性なWnt変異型は、天然配列Wntポリペプチドとのアミノ酸配列同一性が少なくとも約99%であるアミノ酸配列を有する。いくつかの実施形態では、生物学的に活性なWnt変異型はWnt3A変異型である。いくつかの実施形態では、生物学的に活性なWnt変異型はヒトWnt3A変異型である。
ある場合には、生物学的に活性なWnt変異型は、1つ以上のアミノ酸位置における脂質修飾を含む。場合によっては、脂質修飾は、配列番号1に記載の77位に相当する、Wnt変異型上の位置にある。場合によっては、脂質修飾は、配列番号1に記載の209位に相当する、Wnt変異型上の位置にある。場合によっては、脂質修飾は、配列番号1に記載の77位及び209位に相当する両位置を含む。ある場合には、Wnt変異型は、Wnt3A、Wnt5AまたはWnt10Bである。場合によっては、Wnt変異型はWnt3Aである。場合によっては、Wnt3A変異型は、配列番号1に記載の残基77に相当する位置における脂質修飾を含む。場合によっては、Wnt3A変異型は、配列番号1に記載の残基209に相当する位置における脂質修飾を含む。場合によっては、Wnt3A変異型は、配列番号1に記載の残基77及び209に相当する位置における脂質修飾を含む。場合によっては、修飾はパルミトイル化である。
ある場合には、生物学的に活性なWnt変異型は、グリコシル化により修飾された残基をさらに含む。場合によっては、修飾は、配列番号1に記載の82位及び/または298位に相当する位置に生じる。場合によっては、Wnt変異型はWnt3Aである。場合によっては、Wnt3A変異型は、グリコシル化により修飾された残基をさらに含む。場合によっては、Wnt3A変異型は、配列番号1に記載の残基82及び/または残基298に相当する1つ以上の位置にグリコシル化された残基をさらに含む。
「アミノ酸」という用語は、アミノ基とカルボキシル基との両方を含有する分子を指す。好適なアミノ酸には、限定することなく、天然に生じるアミノ酸のD型及びL型の両異性体、ならびに有機合成または他の代謝経路によって調製された天然には生じないアミノ酸が含まれる。本発明において使用される場合、アミノ酸という用語には、限定することなく、α-アミノ酸、天然アミノ酸、非天然アミノ酸、及びアミノ酸類似体が含まれる。
「α-アミノ酸」という用語は、α-炭素として表される炭素に結合している、アミノ基とカルボキシル基との両方を含有する分子を指す。
「β-アミノ酸」という用語は、β立体配置をとっている、アミノ基とカルボキシル基との両方を含有する分子を指す。
「天然に生じるアミノ酸」という用語は、自然界で合成されるペプチドに共通して見出され、1文字の略語A、R、N、C、D、Q、E、G、H、I、L、K、M、F、P、S、T、W、Y及びVで知られる20種のアミノ酸のいずれか1つを指す。
以下の表は天然アミノ酸の特性の概要を示す。
アミノ酸 3文字 1文字 側鎖極性 側鎖電荷 ハイドロパシー
表記 表記 (pH7.4) 指標
アラニン Ala A 非極性 中性 1.8
アルギニン Arg R 極性 正 -4.5
アスパラギン Asn N 極性 中性 -3.5
アスパラギン酸 Asp D 極性 負 -3.5
システイン Cys C 極性 中性 2.5
グルタミン酸 Glu E 極性 負 -3.5
グルタミン Gln Q 極性 中性 -3.5
グリシン Gly G 非極性 中性 -0.4
ヒスチジン His H 極性 正(10%) -3.2
中性(90%)
イソロイシン Ile I 非極性 中性 4.5
ロイシン Leu L 非極性 中性 3.8
リシン Lys K 極性 正 -3.9
メチオニン Met M 非極性 中性 1.9
フェニルアラニン Phe F 非極性 中性 2.8
プロリン Pro P 非極性 中性 -1.6
セリン Ser S 極性 中性 -0.8
トレオニン Thr T 極性 中性 -0.7
トリプトファン Trp W 非極性 中性 -0.9
チロシン Tyr Y 極性 中性 -1.3
バリン Val V 非極性 中性 4.2
「疎水性アミノ酸」には、小さい疎水性アミノ酸及び大きい疎水性アミノ酸が含まれる。「小さい疎水性アミノ酸」は、グリシン、アラニン、プロリン、及びその類似体、「大きい疎水性アミノ酸」は、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン、及びその類似体である。「極性アミノ酸」は、セリン、トレオニン、アスパラギン、グルタミン、システイン、チロシン、及びその類似体であり、「電荷を持つアミノ酸」は、リシン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、及びその類似体である。
「アミノ酸類似体」という用語は、アミノ酸に構造的に類似しており、ペプチド模倣巨大環の形成の際にアミノ酸の代わりに用いられ得る分子を指す。アミノ酸類似体には、限定することなく、β-アミノ酸、及びアミノ基またはカルボキシ基が、反応性の類似した基によって置換(例えば、第一級アミンを第二級アミンもしくは第三級アミンに置換、またはカルボキシ基をエステルに置換)されているアミノ酸が含まれる。
「非天然アミノ酸」という用語は、一般に自然界で合成されるペプチドに見出されるA、R、N、C、D、Q、E、G、H、I、L、K、M、F、P、S、T、W、Y及びVの1文字表記によって知られる20種のアミノ酸の1つではないアミノ酸を指す。非天然アミノ酸またはアミノ酸類似体には、限定することなく、以下のアミノ酸類似体が含まれる。
アミノ酸類似体には、β-アミノ酸類似体が含まれる。β-アミノ酸類似体の例には以下の、環状β-アミノ酸類似体、β-アラニン、(R)-β-フェニルアラニン、(R)-1,2,3,4-テトラヒドロ-イソキノリン-3-酢酸、(R)-3-アミノ-4-(1-ナフチル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2,4-ジクロロフェニル)酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2-クロロフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2-シアノフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2-フルオロフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2-フリル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2-メチルフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2-ナフチル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2-チエニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(2-トリフルオロメチルフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3,4-ジクロロフェニル)酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3,4-ジフルオロフェニル)酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3-ベンゾチエニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3-クロロフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3-シアノフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3-フルオロフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3-メチルフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3-ピリジル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3-チエニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(3-トリフルオロメチルフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-ブロモフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-クロロフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-シアノフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-フルオロフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-ヨードフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-メチルフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-ニトロフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-ピリジル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-(4-トリフルオロメチルフェニル)-酪酸、(R)-3-アミノ-4-ペンタフルオロ-フェニル酪酸、(R)-3-アミノ-5-ヘキセン酸、(R)-3-アミノ-5-ヘキシン酸、(R)-3-アミノ-5-フェニルペンタン酸、(R)-3-アミノ-6-フェニル-5-ヘキセン酸、(S)-1,2,3,4-テトラヒドロ-イソキノリン-3-酢酸、(S)-3-アミノ-4-(1-ナフチル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2,4-ジクロロフェニル)酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2-クロロフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2-シアノフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2-フルオロフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2-フリル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2-メチルフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2-ナフチル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2-チエニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(2-トリフルオロメチルフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3,4-ジクロロフェニル)酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3,4-ジフルオロフェニル)酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3-ベンゾチエニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3-クロロフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3-シアノフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3-フルオロフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3-メチルフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3-ピリジル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3-チエニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(3-トリフルオロメチルフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-ブロモフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-クロロフェニル)酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-シアノフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-フルオロフェニル)酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-ヨードフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-メチルフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-ニトロフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-ピリジル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-(4-トリフルオロメチルフェニル)-酪酸、(S)-3-アミノ-4-ペンタフルオロ-フェニル酪酸、(S)-3-アミノ-5-ヘキセン酸、(S)-3-アミノ-5-ヘキシン酸、(S)-3-アミノ-5-フェニルペンタン酸、(S)-3-アミノ-6-フェニル-5-ヘキセン酸、1,2,5,6-テトラヒドロピリジン-3-カルボン酸、1,2,5,6-テトラヒドロピリジン-4-カルボン酸、3-アミノ-3-(2-クロロフェニル)-プロピオン酸、3-アミノ-3-(2-チエニル)-プロピオン酸、3-アミノ-3-(3-ブロモフェニル)-プロピオン酸、3-アミノ-3-(4-クロロフェニル)-プロピオン酸、3-アミノ-3-(4-メトキシフェニル)-プロピオン酸、3-アミノ-4,4,4-トリフルオロ-酪酸、3-アミノアジピン酸、D-β-フェニルアラニン、β-ロイシン、L-β-ホモアラニン、L-β-ホモアスパラギン酸γ-ベンジルエステル、L-β-ホモグルタミン酸δ-ベンジルエステル、L-β-ホモイソロイシン、L-β-ホモロイシン、L-β-ホモメチオニン、L-β-ホモフェニルアラニン、L-β-ホモプロリン、L-β-ホモトリプトファン、L-β-ホモバリン、L-Nω-ベンジルオキシカルボニル-β-ホモリシン、Nω-L-β-ホモアルギニン、O-ベンジル-L-β-ホモヒドロキシプロリン、O-ベンジル-L-β-ホモセリン、O-ベンジル-L-β-ホモトレオニン、O-ベンジル-L-β-ホモチロシン、γ-トリチル-L-β-ホモアスパラギン、(R)-β-フェニルアラニン、L-β-ホモアスパラギン酸γ-t-ブチルエステル、L-β-ホモグルタミン酸δ-t-ブチルエステル、L-Nω-β-ホモリシン、Nδ-トリチル-L-β-ホモグルタミン、Nω-2,2,4,6,7-ペンタメチル-ジヒドロベンゾフラン-5-スルホニル-L-β-ホモアルギニン、O-t-ブチル-L-β-ホモヒドロキシ-プロリン、O-t-ブチル-L-β-ホモセリン、O-t-ブチル-L-β-ホモトレオニン、O-t-ブチル-L-β-ホモチロシン、2-アミノシクロペンタンカルボン酸、及び2-アミノシクロヘキサンカルボン酸が挙げられるが、これに限定されるものではない。
アミノ酸類似体には、アラニン、バリン、グリシンまたはロイシンの類似体が含まれる。アラニン、バリン、グリシン、及びロイシンのアミノ酸類似体の例には以下の、α-メトキシグリシン、α-アリル-L-アラニン、α-アミノイソ酪酸、α-メチル-ロイシン、β-(1-ナフチル)-D-アラニン、β-(1-ナフチル)-L-アラニン、β-(2-ナフチル)-D-アラニン、β-(2-ナフチル)-L-アラニン、β-(2-ピリジル)-D-アラニン、β-(2-ピリジル)-L-アラニン、β-(2-チエニル)-D-アラニン、β-(2-チエニル)-L-アラニン、β-(3-ベンゾチエニル)-D-アラニン、β-(3-ベンゾチエニル)-L-アラニン、β-(3-ピリジル)-D-アラニン、β-(3-ピリジル)-L-アラニン、β-(4-ピリジル)-D-アラニン、β-(4-ピリジル)-L-アラニン、β-クロロ-L-アラニン、β-シアノ-L-アラニン、β-シクロヘキシル-D-アラニン、β-シクロヘキシル-L-アラニン、β-シクロペンテン-1-イル-アラニン、β-シクロペンチル-アラニン、β-シクロプロピル-L-Ala-OH.ジシクロヘキシルアンモニウム塩、β-t-ブチル-D-アラニン、β-t-ブチル-L-アラニン、γ-アミノ酪酸、L-α,β-ジアミノプロピオン酸、2,4-ジニトロ-フェニルグリシン、2,5-ジヒドロ-D-フェニルグリシン、2-アミノ-4,4,4-トリフルオロ酪酸、2-フルオロ-フェニルグリシン、3-アミノ-4,4,4-トリフルオロ-酪酸、3-フルオロ-バリン、4,4,4-トリフルオロ-バリン、4,5-デヒドロ-L-leu-OH.ジシクロヘキシルアンモニウム塩、4-フルオロ-D-フェニルグリシン、4-フルオロ-L-フェニルグリシン、4-ヒドロキシ-D-フェニルグリシン、5,5,5-トリフルオロ-ロイシン、6-アミノヘキサン酸、シクロペンチル-D-Gly-OH.ジシクロヘキシルアンモニウム塩、シクロペンチル-Gly-OH.ジシクロヘキシルアンモニウム塩、D-α,β-ジアミノプロピオン酸、D-α-アミノ酪酸、D-α-t-ブチルグリシン、D-(2-チエニル)グリシン、D-(3-チエニル)グリシン、D-2-アミノカプロン酸、D-2-インダニルグリシン、D-アリルグリシン-ジシクロヘキシルアンモニウム塩、D-シクロヘキシルグリシン、D-ノルバリン、D-フェニルグリシン、β-アミノ酪酸、β-アミノイソ酪酸、(2-ブロモフェニル)グリシン、(2-メトキシフェニル)グリシン、(2-メチルフェニル)グリシン、(2-チアゾイル)グリシン、(2-チエニル)グリシン、2-アミノ-3-(ジメチルアミノ)-プロピオン酸、L-α,β-ジアミノプロピオン酸、L-α-アミノ酪酸、L-α-t-ブチルグリシン、L-(3-チエニル)グリシン、L-2-アミノ-3-(ジメチルアミノ)-プロピオン酸、L-2-アミノカプロン酸ジシクロヘキシルアンモニウム塩、L-2-インダニルグリシン、L-アリルグリシン.ジシクロヘキシルアンモニウム塩、L-シクロヘキシルグリシン、L-フェニルグリシン、L-プロパルギルグリシン、L-ノルバリン、N-α-アミノメチル-L-アラニン、D-α,γ-ジアミノ酪酸、L-α,γ-ジアミノ酪酸、β-シクロプロピル-L-アラニン、(N-β-(2,4-ジニトロフェニル))-L-α,β-ジアミノプロピオン酸、(N-β-1-(4,4-ジメチル-2,6-ジオキソシクロヘキサ-1-イリデン)エチル)-D-α,β-ジアミノプロピオン酸、(N-β-1-(4,4-ジメチル-2,6-ジオキソシクロヘキサ-1-イリデン)エチル)-L-α,β-ジアミノプロピオン酸、(N-β-4-メチルトリチル)-L-α,β-ジアミノプロピオン酸、(N-β-アリルオキシカルボニル)-L-α,β-ジアミノプロピオン酸、(N-γ-1-(4,4-ジメチル-2,6-ジオキソシクロヘキサ-1-イリデン)エチル)-D-α,γ-ジアミノ酪酸、(N-γ-1-(4,4-ジメチル-2,6-ジオキソシクロヘキサ-1-イリデン)エチル)-L-α,γ-ジアミノ酪酸、(N-γ-4-メチルトリチル)-D-α,γ-ジアミノ酪酸、(N-γ-4-メチルトリチル)-L-α,γ-ジアミノ酪酸、(N-γ-アリルオキシカルボニル)-L-α,γ-ジアミノ酪酸、D-α,γ-ジアミノ酪酸、4,5-デヒドロ-L-ロイシン、シクロペンチル-D-Gly-OH、シクロペンチル-Gly-OH、D-アリルグリシン、D-ホモシクロヘキシルアラニン、L-1-ピレニルアラニン、L-2-アミノカプロン酸、L-アリルグリシン、L-ホモシクロヘキシルアラニン、及びN-(2-ヒドロキシ-4-メトキシ-Bzl)-Gly-OHが挙げられるが、これに限定されるものではない。
アミノ酸類似体には、アルギニンまたはリシンの類似体が含まれる。アルギニン及びリシンのアミノ酸類似体の例には以下の、シトルリン、L-2-アミノ-3-グアニジノプロピオン酸、L-2-アミノ-3-ウレイドプロピオン酸、L-シトルリン、Lys(Me)2-OH、Lys(N3)-OH、Nδ-ベンジルオキシカルボニル-L-オルニチン、Nω-ニトロ-D-アルギニン、Nω-ニトロ-L-アルギニン、α-メチル-オルニチン、2,6-ジアミノヘプタン二酸、L-オルニチン、(Nδ-1-(4,4-ジメチル-2,6-ジオキソ-シクロヘキサ-1-イリデン)エチル)-D-オルニチン、(Nδ-1-(4,4-ジメチル-2,6-ジオキソ-シクロヘキサ-1-イリデン)エチル)-L-オルニチン、(Nδ-4-メチルトリチル)-D-オルニチン、(Nδ-4-メチルトリチル)-L-オルニチン、D-オルニチン、L-オルニチン、Arg(Me)(Pbf)-OH、Arg(Me)2-OH(非対称)、Arg(Me)2-OH(対称)、Lys(ivDde)-OH、Lys(Me)2-OH.HCl、Lys(Me3)-OH塩化物、Nω-ニトロ-D-アルギニン、及びNω-ニトロ-L-アルギニンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
アミノ酸類似体には、アスパラギン酸またはグルタミン酸の類似体が含まれる。アスパラギン酸及びグルタミン酸のアミノ酸類似体の例には以下の、α-メチル-D-アスパラギン酸、α-メチル-グルタミン酸、α-メチル-L-アスパラギン酸、γ-メチレン-グルタミン酸、(N-γ-エチル)-L-グルタミン、[N-α-(4-アミノベンゾイル)]-L-グルタミン酸、2,6-ジアミノピメリン酸、L-α-アミノスベリン酸、D-2-アミノアジピン酸、D-α-アミノスベリン酸、α-アミノピメリン酸、イミノ二酢酸、L-2-アミノアジピン酸、threo-β-メチル-アスパラギン酸、γ-カルボキシ-D-グルタミン酸γ,γ-ジ-t-ブチルエステル、γ-カルボキシ-L-グルタミン酸γ,γ-ジ-t-ブチルエステル、Glu(OAll)-OH、L-Asu(OtBu)-OH、及びピログルタミン酸が挙げられるが、これに限定されるものではない。
アミノ酸類似体には、システイン及びメチオニンの類似体が含まれる。システイン及びメチオニンのアミノ酸類似体の例には、Cys(ファルネシル)-OH、Cys(ファルネシル)-OMe、α-メチル-メチオニン、Cys(2-ヒドロキシエチル)-OH、Cys(3-アミノプロピル)-OH、2-アミノ-4-(エチルチオ)酪酸、ブチオニン、ブチオニンスルホキシイミン、エチオニン、メチオニンメチルスルホニウムクロリド、セレノメチオニン、システイン酸、[2-(4-ピリジル)エチル]-DL-ペニシラミン、[2-(4-ピリジル)エチル]-L-システイン、4-メトキシベンジル-D-ペニシラミン、4-メトキシベンジル-L-ペニシラミン、4-メチルベンジル-D-ペニシラミン、4-メチルベンジル-L-ペニシラミン、ベンジル-D-システイン、ベンジル-L-システイン、ベンジル-DL-ホモシステイン、カルバモイル-L-システイン、カルボキシエチル-L-システイン、カルボキシメチル-L-システイン、ジフェニルメチル-L-システイン、エチル-L-システイン、メチル-L-システイン、t-ブチル-D-システイン、トリチル-L-ホモシステイン、トリチル-D-ペニシラミン、シスタチオニン、ホモシスチン、L-ホモシスチン、(2-アミノエチル)-L-システイン、セレノ-L-シスチン、シスタチオニン、Cys(StBu)-OH、及びアセトアミドメチル-D-ペニシラミンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
アミノ酸類似体には、フェニルアラニン及びチロシンの類似体が含まれる。フェニルアラニン及びチロシンのアミノ酸類似体の例には、β-メチル-フェニルアラニン、β-ヒドロキシフェニルアラニン、α-メチル-3-メトキシ-DL-フェニルアラニン、α-メチル-D-フェニルアラニン、α-メチル-L-フェニルアラニン、1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン-3-カルボン酸、2,4-ジクロロ-フェニルアラニン、2-(トリフルオロメチル)-D-フェニルアラニン、2-(トリフルオロメチル)-L-フェニルアラニン、2-ブロモ-D-フェニルアラニン、2-ブロモ-L-フェニルアラニン、2-クロロ-D-フェニルアラニン、2-クロロ-L-フェニルアラニン、2-シアノ-D-フェニルアラニン、2-シアノ-L-フェニルアラニン、2-フルオロ-D-フェニルアラニン、2-フルオロ-L-フェニルアラニン、2-メチル-D-フェニルアラニン、2-メチル-L-フェニルアラニン、2-ニトロ-D-フェニルアラニン、2-ニトロ-L-フェニルアラニン、2;4;5-トリヒドロキシ-フェニルアラニン、3,4,5-トリフルオロ-D-フェニルアラニン、3,4,5-トリフルオロ-L-フェニルアラニン、3,4-ジクロロ-D-フェニルアラニン、3,4-ジクロロ-L-フェニルアラニン、3,4-ジフルオロ-D-フェニルアラニン、3,4-ジフルオロ-L-フェニルアラニン、3,4-ジヒドロキシ-L-フェニルアラニン、3,4-ジメトキシ-L-フェニルアラニン、3,5,3’-トリヨード-L-チロニン、3,5-ジヨード-D-チロシン、3,5-ジヨード-L-チロシン、3,5-ジヨード-L-チロニン、3-(トリフルオロメチル)-D-フェニルアラニン、3-(トリフルオロメチル)-L-フェニルアラニン、3-アミノ-L-チロシン、3-ブロモ-D-フェニルアラニン、3-ブロモ-L-フェニルアラニン、3-クロロ-D-フェニルアラニン、3-クロロ-L-フェニルアラニン、3-クロロ-L-チロシン、3-シアノ-D-フェニルアラニン、3-シアノ-L-フェニルアラニン、3-フルオロ-D-フェニルアラニン、3-フルオロ-L-フェニルアラニン、3-フルオロ-チロシン、3-ヨード-D-フェニルアラニン、3-ヨード-L-フェニルアラニン、3-ヨード-L-チロシン、3-メトキシ-L-チロシン、3-メチル-D-フェニルアラニン、3-メチル-L-フェニルアラニン、3-ニトロ-D-フェニルアラニン、3-ニトロ-L-フェニルアラニン、3-ニトロ-L-チロシン、4-(トリフルオロメチル)-D-フェニルアラニン、4-(トリフルオロメチル)-L-フェニルアラニン、4-アミノ-D-フェニルアラニン、4-アミノ-L-フェニルアラニン、4-ベンゾイル-D-フェニルアラニン、4-ベンゾイル-L-フェニルアラニン、4-ビス(2-クロロエチル)アミノ-L-フェニルアラニン、4-ブロモ-D-フェニルアラニン、4-ブロモ-L-フェニルアラニン、4-クロロ-D-フェニルアラニン、4-クロロ-L-フェニルアラニン、4-シアノ-D-フェニルアラニン、4-シアノ-L-フェニルアラニン、4-フルオロ-D-フェニルアラニン、4-フルオロ-L-フェニルアラニン、4-ヨード-D-フェニルアラニン、4-ヨード-L-フェニルアラニン、ホモフェニルアラニン、チロキシン、3,3-ジフェニルアラニン、チロニン、エチル-チロシン、及びメチルチロシンが挙げられる。
アミノ酸類似体には、プロリンの類似体が含まれる。プロリンのアミノ酸類似体の例には、3,4-デヒドロ-プロリン、4-フルオロプロリン、cis-4-ヒドロキシ-プロリン、チアゾリジン-2-カルボン酸、及びtrans-4-フルオロ-プロリンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
アミノ酸類似体には、セリン及びトレオニンの類似体が含まれる。セリン及びトレオニンのアミノ酸類似体の例には、3-アミノ-2-ヒドロキシ-5-メチルヘキサン酸、2-アミノ-3-ヒドロキシ-4-メチルペンタン酸、2-アミノ-3-エトキシブタン酸、2-アミノ-3-メトキシブタン酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ-6-メチルヘプタン酸、2-アミノ-3-ベンジルオキシプロピオン酸、2-アミノ-3-ベンジルオキシプロピオン酸、2-アミノ-3-エトキシプロピオン酸、4-アミノ-3-ヒドロキシブタン酸、及びα-メチルセリンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
アミノ酸類似体には、トリプトファンの類似体が含まれる。トリプトファンのアミノ酸類似体の例には以下の、α-メチル-トリプトファン、β-(3-ベンゾチエニル)-D-アラニン、β-(3-ベンゾチエニル)-L-アラニン、1-メチル-トリプトファン、4-メチル-トリプトファン、5-ベンジルオキシ-トリプトファン、5-ブロモ-トリプトファン、5-クロロ-トリプトファン、5-フルオロ-トリプトファン、5-ヒドロキシ-トリプトファン、5-ヒドロキシ-L-トリプトファン、5-メトキシ-トリプトファン、5-メトキシ-L-トリプトファン、5-メチル-トリプトファン、6-ブロモ-トリプトファン、6-クロロ-D-トリプトファン、6-クロロ-トリプトファン、6-フルオロ-トリプトファン、6-メチル-トリプトファン、7-ベンジルオキシ-トリプトファン、7-ブロモ-トリプトファン、7-メチル-トリプトファン、D-1,2,3,4-テトラヒドロ-ノルハルマン-3-カルボン酸、6-メトキシ-1,2,3,4-テトラヒドロノルハルマン-1-カルボン酸、7-アザトリプトファン、L-1,2,3,4-テトラヒドロ-ノルハルマン-3-カルボン酸、5-メトキシ-2-メチル-トリプトファン、及び6-クロロ-L-トリプトファンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
いくつかの実施形態では、アミノ酸類似体はラセミ体である。いくつかの実施形態では、アミノ酸類似体のD型異性体を使用する。いくつかの実施形態では、アミノ酸類似体のL型異性体を使用する。他の実施形態では、アミノ酸類似体は、立体配置がRまたはSであるキラル中心を含む。さらに他の実施形態では、β-アミノ酸類似体のアミノ基(複数可)は、保護基、例えば、tert-ブチルオキシカルボニル基(BOC基)、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基(FMOC)、トシル基等で置換される。さらに別の実施形態では、β-アミノ酸類似体のカルボン酸官能基は、例えばそのエステル誘導体として、保護される。いくつかの実施形態では、アミノ酸類似体の塩を使用する。
「非必須」アミノ酸残基は、その本質的な生物学的もしくは生化学的活性(例えば、受容体の結合または活性化)を消失または実質的に改変させることなくポリペプチドの野生型配列の改変が可能な残基である。「必須」アミノ酸残基は、ポリペプチドの野生型配列を改変した場合に、そのポリペプチドの本質的な生物学的もしくは生化学的活性を消失させるかまたは実質的に消失させる残基である。
「保存的アミノ酸置換」は、アミノ酸残基を、類似側鎖を有するアミノ酸残基で置き換えるアミノ酸置換である。類似側鎖を有するアミノ酸残基ファミリーは、当技術分野において定義されている。これらのファミリーには、塩基性側鎖(例えば、K、R、H)、酸性側鎖(例えば、D、E)、電荷を持たない極性側鎖(例えば、G、N、Q、S、T、Y、C)、非極性側鎖(例えば、A、V、L、I、P、F、M、W)、ベータ-分岐側鎖(例えば、T、V、I)及び芳香族側鎖(例えば、Y、F、W、H)を持つアミノ酸が含まれる。したがって、ポリペプチドにおける予測される非必須アミノ酸残基は、例えば、同じ側鎖ファミリーの別のアミノ酸残基で置き換えられる。許容される置換の他の例は、等価性を考慮した上での置換(例えば、メチオニンの代わりにノルロイシン)または他の特性に基づく置換(例えば、フェニルアラニンの代わりに2-チエニルアラニン、またはトリプトファンの代わりに6-Cl-トリプトファン)である。
生物学的に活性なWntポリペプチド
ある実施形態では、最小血清条件(例えば、無血清培地)中に分泌された出発物質から精製される、実質的に同種の生物学的に活性なWnt組成物を作製するための方法を本明細書で開示する。ある場合には、最小血清条件下で生物学的に活性なWntポリペプチドを作製するインビトロ法を本明細書に記載し、かかる方法は、最小血清条件下、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から細胞を培養すること、及び最小血清条件下、かかる培地から分泌されたWntポリペプチドを回収することを含む。場合によっては、本明細書に記載するものには、最小血清培地を含む培地、最小血清培地中に分泌される生物学的に活性なWntポリペプチド、及び生物学的に活性なWntポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトした遺伝子操作細胞株から得られる細胞も含まれ、ここで、かかる細胞を最小血清培地の存在下で増殖させる。
発現構成体
いくつかの実施形態では、1つ以上の変異型を含むWntポリペプチドを組換え法によって作製する。ある場合には、Wntポリペプチドは、Wnt3A、Wnt5A、またはwnt10bポリペプチドである。ある場合には、1つ以上の変異型を含むWntポリペプチドはWnt3Aポリペプチドである。ある場合には、1つ以上の変異型を含むWntポリペプチドはWnt5Aポリペプチドである。ある場合には、1つ以上の変異型を含むWntポリペプチドはWnt10Bポリペプチドである。
C末端で切断されている変異型を含め、アミノ酸配列変異型は、WntポリペプチドDNAに適切なヌクレオチド変更を導入することによって調製する。そのような変異型としては、天然に生じるWntポリペプチドのアミノ酸配列の一端もしくは両端または配列内における残基の挿入、置換、及び/または特定の欠失がある。挿入、置換、及び/または特定の欠失、例えば切断を、任意に組み合わせて最終構成体を得るが、最終構成体は本明細書に定義されるような所望の生物学的活性を有するものとする。アミノ酸の変更により、Wntポリペプチドの翻訳後プロセシングは、グリコシル化部位の数または位置の変更、膜アンカー特性の改変、及び/またはWntポリペプチドのリーダー配列の挿入、欠失、そうでなければ影響を与えることによる、Wntポリペプチドの細胞内位置の改変というような改変を受けてもよい。
いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドに含まれる1つ以上の変異型は、置換、挿入、欠失、またはその組み合わせを含む。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドは、置換、挿入、欠失、またはその組み合わせを含む。場合によっては、Wnt5Aポリペプチドは、置換、挿入、欠失、またはその組み合わせを含む。他の場合には、Wnt10Bポリペプチドは、置換、挿入、欠失、またはその組み合わせを含む。
場合によっては、Wnt3AポリペプチドをコードするDNAは配列番号1または配列番号2で表される。場合によっては、Wnt3AポリペプチドをコードするDNAは、例えば、配列番号1の配列の切断、または配列番号2の配列の利用により作製される。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする遺伝子を、当該技術分野で公知のオリゴヌクレオチド合成、増幅等によっても得る。
Wntポリペプチドをコードする核酸(例えば、cDNAまたはゲノムDNA)は発現用複製可能ベクターに挿入される。そのようなベクターの多くが利用可能である。ベクター成分には一般に、複製起点、1つ以上のマーカー遺伝子、エンハンサーエレメント、プロモーター、及び転写終結配列のうちの1つ以上が挙げられるが、これに限定されるものではない。好ましくはGMP適合ベクター、例えば、市販されているベクターのOpticVec、pTarget、pcDNA4TO4、pcDNA4.0等などが選択される。
いくつかの実施形態では、最小血清培養条件に耐性がある発現ベクターを使用する。ある場合には、最小血清培養条件には、血清低減培養条件、タンパク質不含培養条件、合成培地培養条件、または無血清培養条件が含まれる。いくつかの実施形態では、血清低減培養条件に耐性がある発現ベクターを使用する。いくつかの実施形態では、タンパク質不含培養条件に耐性がある発現ベクターを使用する。いくつかの実施形態では、合成培地培養条件に耐性がある発現ベクターを使用する。
いくつかの実施形態では、無血清培地条件に耐性がある発現ベクターを使用する。場合によっては、発現ベクターにより、対象タンパク質の所望の転写と分泌とのコピーが多数もたらされる。ある場合には、発現ベクターは、cGMPに適合する哺乳類細胞株と適合する。哺乳類の発現ベクターの非限定的な例には、pOptivecベクター、pTargeT(登録商標)ベクター、BacMam pCMV-Destベクター、Flp-In(登録商標)コアシステム、Gateway(登録商標)ベクターパッケージ、HaloTag(登録商標)ベクター、Flexi(登録商標)ベクター、pCMVTNT(登録商標)ベクター、pcDNA4.0、及びpcDNA(登録商標)4/TOベクターが挙げられる。いくつかの実施形態では、発現ベクターは、pOptivec及びpTargeT(登録商標)ベクターから選択される。pOptivecベクターは、バイシストロン性プラスミドを用いるTOPO(登録商標)であり、哺乳類の分泌シグナルとCMVプロモーターの対象下流の遺伝子とを含有する遺伝子の短時間クローニングを可能にする。ジヒドロ葉酸レダクターゼ選択マーカーにより素早く選択することができる。場合によっては、このベクターを、CHO-S細胞の一過性トランスフェクションに使用する。ある場合には、CHO-S細胞の一過性トランスフェクション、及びWntタンパク質(例えば、Wnt3A)を発現する安定細胞株の作製にpTargeT(登録商標)ベクターを使用する。
コード配列には、WNTを分泌させるシグナル配列も含まれるであろう。シグナル配列は、ベクターの成分であっても、またはベクターに挿入されるWntコードDNAの一部であってもよい。好ましく選択される異種シグナル配列は、宿主細胞によって認識され、プロセシングされる(すなわち、シグナルペプチダーゼにより切断される)配列である。哺乳類細胞の発現では、天然シグナル配列を使用してよく、または他の哺乳類のシグナル配列、例えば、他の動物のWntポリペプチド由来のシグナル配列、及び同種または関連種の分泌ポリペプチド由来のシグナル配列、ならびにウイルスの分泌リーダー、例えば、単純ヘルペスgDシグナルなどが好適であり得る。
発現ベクターは、選択マーカーとも呼ばれる選択遺伝子を含有してよい。この遺伝子は、選択培地で増殖させた形質転換した宿主細胞の生存または増殖に必要なタンパク質をコードする。選択遺伝子を含有するベクターで形質転換されていない宿主細胞は培地で生存しないであろう。一般的な選択遺伝子は、(a)抗生物質または他の毒素、例えば、アンピシリン、ネオマイシン、メトトレキサート、またはテトラサイクリンなどに対する耐性を付与するタンパク質、(b)栄養要求性の欠損を補完するタンパク質、または(c)複合培地からは利用できない重要な栄養を供給するタンパク質をコードする。
発現ベクターは、宿主生物によって認識され、かつWntコード配列に機能的に連結されているプロモーターを含有するであろう。プロモーターは、それらが機能的に連結している特定の核酸配列の転写と翻訳とを制御する、構造遺伝子の開始コドン上流(5’)(一般に約100~1000bp以内)に位置する非翻訳配列である。そのようなプロモーターは典型的に誘導性プロモーターと構成的プロモーターとの2つクラスに分けられる。誘導性プロモーターは、培養条件の何らかの変化、例えば、栄養の有無または温度変化などに応答して、これらのプロモーター制御下にあるDNAからの高レベルの転写を開始するプロモーターである。多種多様な潜在的宿主細胞によって認識される多数のプロモーターが周知である。Wntポリペプチドの発現を導くために、天然型Wntポリペプチドのプロモーター配列及び多くの異種プロモーターのいずれを使用してもよい。しかしながら、一般に、優れた転写量と高効率とが可能であることから異種プロモーターが好ましい。
哺乳類宿主細胞におけるベクターからの転写は、例えば、ポリオーマウイルス、鶏痘ウイルス、アデノウイルス(アデノウイルス2など)、ウシパピローマウイルス、トリ肉腫ウイルス、サイトメガロウイルス、レトロウイルス、B型肝炎ウイルス、最も好ましくはシミアンウイルス40(SV40)などのウイルスのゲノムから得たプロモーター、異種哺乳類プロモーター、例えば、アクチンプロモーター、PGK(ホスホグリセリン酸キナーゼ)、または免疫グロブリンプロモーターなどから得たプロモーター、熱ショックプロモーターから得たプロモーターなどによって制御されてよいが、かかるプロモーターは宿主細胞系との適合性があるものに限る。SV40ウイルスの初期及び後期のプロモーターは、SV40ウイルス複製起点も含有するSV40制限断片として好都合に得られる。ヒトサイトメガロウイルスの最初期プロモーターはHindIII E制限断片として好都合に得られる。
ベクターにエンハンサー配列を挿入して転写量を増加させてよい。エンハンサーは、通常約10~300bpのシス作用性DNAエレメントであり、プロモーターに作用してその転写を増加させる。エンハンサーは方向及び位置とは比較的無関係であり、転写単位の5’及び3’、イントロン内、ならびにコード配列自体の内部に見出されている。現在では哺乳類の遺伝子(グロビン、エラスターゼ、アルブミン、α-フェトプロテイン、及びインスリン)から多くのエンハンサー配列が知られている。しかし、典型的には、真核細胞のウイルスに由来するエンハンサーが使用されるであろう。例としては、複製起点の後期側のSV40エンハンサー、サイトメガロウイルス初期プロモーターエンハンサー、複製起点の後期側のポリオーマエンハンサー、及びアデノウイルスエンハンサーが挙げられる。エンハンサーは、発現ベクターのコード配列に対して5’または3’の位置にスプライシングしてよいが、好ましくはプロモーターから5’側の部位に位置させる。
哺乳類宿主細胞に使用する発現ベクターは、転写の終結及びmRNAの安定化に必要な配列も含有するであろう。そのような配列は、真核生物またはウイルスのDNAもしくはcDNAの5’、ときに3’の非翻訳領域から共通して利用可能である。これらの領域は、WntポリペプチドをコードするmRNA非翻訳部分でポリアデニル化断片として転写されたヌクレオチドセグメントを含有する。
上掲成分の1つ以上を含有する好適なベクターの構築では標準的な技術を使用する。単離されたプラスミドまたはDNA断片は、切断、調整され、必要ベクターの作製に所望される形態に再ライゲートされる。
本発明の実施に特に有用であるのは、哺乳類の細胞で一過性に発現する発現ベクターである。一般に、一過性発現では、宿主細胞で効率的に複製を行える発現ベクターを使用し、宿主細胞に発現ベクターのコピーが多数蓄積されて、それにより発現ベクターでコードされる所望ポリペプチドが高レベルで合成されるようにする。好適な発現ベクターと宿主細胞とを含む一過性発現系では、クローンDNAにコードされるポリペプチドの簡便で確実な同定、ならびにそのようなポリペプチドの所望の生物学的または生理的な特性についての短時間スクリーニングが可能になる。
ある場合には、無血清培地を使用する。無血清培地の非限定的な例には、CD CHO培地、CD CHO AGT(登録商標)培地、CD OptiCHO(登録商標)培地、CHO-S-SFM II(任意選択でヒポキサンチン及びチミジンが含まれる)、CD293 AGT(登録商標)培地、Adenovirus Expression Medium(AEM)、FreeStyle(登録商標)293 Expression培地、FreeStyle(登録商標)CHO Expression培地、CD FortiCHO(登録商標)培地、EX-CELL(登録商標)302無血清培地、EX-CELL(登録商標)325 PF CHO無血清培地、動物由来成分不含EX-CELL(登録商標)CD CHO-2培地、EX-CELL(登録商標)CD CHO-3培地、及び動物由来成分不含EX-CELL(登録商標)CDHO DHFR-培地が挙げられる。
本発明の方法は、GMP製造に関するFDAまたはWHOのガイドラインに従うために実施され得る。上記のためのガイドラインは関連規制当局から入手され得る。例えば、各々が参照により本明細書に具体的に組み込まれる、”WHO good manufacturing practices:main principles for pharmaceutical products.Annex 3 in:WHO Expert Committee on Specifications for Pharmaceutical Preparations.Forty-fifth report.Geneva,World Health Organization,2011(WHO Technical Report Series,No.961)”;“ICH Q5B guideline.Analysis of the expression construct in cells used for production of r-DNA derived protein products.Geneva,International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use,1995”;“Handbook:good laboratory practice(GLP):quality practices for regulated non-clinical research and development,2nd ed.Geneva,UNDP/World Bank/WHO,Special Programme for Research and Training in Tropical Diseases,2009”を参照のこと。
典型的に、組換えDNA由来の生物学的治療薬は、マスターセルバンクに由来する製造者のワーキングセルバンク(WCB)を利用するセルバンクシステムを使用して製造される。本発明には、WNT3Aタンパク質を分泌させるためにベクターをトランスフェクトしたCHO-S細胞の凍結分割試料が含まれ、これらの細胞をマスターセルバンクとして、またはワーキングセルバンクとして使用することができる。
方法
本明細書の開示には、生物学的に活性なWntポリペプチドを分泌させるための無血清プロセスの開発が含まれる。ある場合には、生物学的に活性なWntポリペプチドは、ヒトの生物学的に活性なWntポリペプチドである。場合によっては、生物学的に活性なWntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Aポリペプチド、またはWnt10Bポリペプチドである。場合によっては、生物学的に活性なWntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。場合によっては、生物学的に活性なWntポリペプチドは、ヒトWnt3Aポリペプチドである。
いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターをcGMP適合細胞株にトランスフェクトする。例示的なcGMP適合細胞株には、哺乳類細胞株、例えば、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株、ヒト胎児由来腎臓(HEK)細胞株、もしくはベビーハムスター腎臓(BHK)細胞株など、または昆虫細胞株、例えば、Sf9細胞株、Sf21細胞株、Tn-368細胞株、もしくはHigh Five(BTI-TN-5B1-4)細胞株などが含まれる。
ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株、ヒト胎児由来腎臓(HEK)細胞株、ベビーハムスター腎臓(BHK)細胞株、Sf9細胞株、Sf21細胞株、Tn-368細胞株、またはHigh Five(BTI-TN-5B1-4)細胞株から選択されるcGMP適合細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、CHO細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、BHK細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、HEK細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、Sf9細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、Sf21細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、Tn-368細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、High Five細胞株にトランスフェクトする。場合によっては、WntポリペプチドはWnt3Aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。
いくつかの実施形態では、WntポリペプチドはWnt3Aポリペプチドである。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株、ヒト胎児由来腎臓(HEK)細胞株、ベビーハムスター腎臓(BHK)細胞株、Sf9細胞株、Sf21細胞株、Tn-368細胞株、またはHigh Five(BTI-TN-5B1-4)細胞株から選択されるcGMP適合細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、CHO細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、BHK細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、HEK細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、Sf9細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、Sf21細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、Tn-368細胞株にトランスフェクトする。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、High Five細胞株にトランスフェクトする。
場合によっては、CHO細胞株はCHO-S細胞株である。ある場合には、Wntポリペプチドをコードする発現ベクターを、CHO-S細胞株にトランスフェクトする。場合によっては、WntポリペプチドはWnt3Aポリペプチド、Wnt5aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、CHO-S細胞株にトランスフェクトする。場合によっては、Wnt3Aポリペプチドの配列番号1または配列番号2をコードする発現ベクターを、CHO-S細胞株にトランスフェクトする。さらなる場合には、変異型(例えば、欠失型または切断型)を含むWnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターを、CHO-S細胞株にトランスフェクトする。
ある場合には、欠失または切断を含むWnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトしたCHO-S細胞を組み合わせることにより、最小血清培地(例えば、無血清条件)中にタンパク質を有効に分泌させることができる。場合によっては、欠失または切断はC末端の欠失または切断である。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドは配列番号1の記載と同様である。場合によっては、配列番号1(BC103921)に対しC末端が切断されているWnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトしたCHO-S細胞を組み合わせることにより、血清または他の動物由来物質の非存在下で培地中にタンパク質を有効に分泌させることができる。
本明細書の他の箇所に記載があるように、最小血清培地は血清を9%未満含む場合がある。場合によっては、血清はFBSである。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは最高で約0.05%、0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、またはそれ以下である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは少なくとも約0.05%、0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、またはそれ以上である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約0.05%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約0.1%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約0.5%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約1%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約2%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約3%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約4%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約5%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約6%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約7%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約8%である。場合によっては、最小血清培地中に存在するFBSは約9%である。他の場合には、最小血清培地は無血清培地である。
時には、最小血清培地は、植物加水分解物から得られたペプチド及び/またはポリペプチドなどの成分を含むが、タンパク質または動物由来の成分を含まない。他の場合には、最小血清培地は、組換えタンパク質及び/またはホルモンを含み、FBS、ウシ血清アルブミン、またはヒト血清アルブミンを含まない。さらなる場合には、最小血清培地は、低分子量構成成分ならびに任意選択で合成のペプチド及び/またはホルモンを含む。
いくつかの実施形態では、最小血清培地は、1つ以上のさらなる添加物を含有する。いくつかの実施形態では、さらなる添加物は脂質添加物である。脂質添加物の非限定的な例には、Lipid Mixture 1(Sigma-Aldrich)、Lipid Mixture 2(Sigma-Aldrich)、Lipogro(登録商標)(Rocky Mountain Biologicals)、及びChemically Defined Lipid Concentration(Life Technologies)が挙げられる。いくつかの実施形態では、無血清培地は脂質添加物を含有する。
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、分泌のためのシグナル配列を含むC末端切断型Wntポリペプチド(例えば、Wnt3Aポリペプチド)を含む発現ベクターをトランスフェクトしたCHO細胞(例えば、CHO-S細胞)を無血清培地中で培養することを含み、かかるシグナル配列は、天然型Wnt(例えば、Wnt3A)シグナル配列または異種シグナル配列であり得、Wntポリペプチド(例えば、Wnt3Aポリペプチド)が発現し、分泌される条件下でプロモーターに機能的に連結されている。いくつかの実施形態では、方法は、発現ベクターを細胞にトランスフェクトする開始ステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、培地からそのようにして作製されたポリペプチドの精製を含む。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチド(例えば、Wnt3Aポリペプチド)をGMP臨床使用に好適な程度まで精製する。いくつかの実施形態では、このように精製したWntポリペプチド(例えば、Wnt3Aポリペプチド)を単位用量製剤にして包装する。
いくつかの実施形態では、CHO細胞を浮遊状態で増殖させる。いくつかの実施形態では、CHO細胞は接着性である。いくつかの実施形態では、培地は血清代替物を含む。いくつかの実施形態では、血清代替物は動物由来物質不含である。いくつかの実施形態では、血清代替物は、精製タンパク質、例えば、インスリン、トランスフェリン、ウシ血清アルブミン、ヒト血清アルブミンなどの1つ以上を含むが、例えば、増殖因子、ステロイドホルモン、グルココルチコイド、細胞接着因子、検出可能Ig、マイトジェンなどを欠いている。血清代替物は、最高約0.1%、最高約0.25%、最高約0.5%、最高約0.75%、最高約1%、最高約2.5%、最高約5%、最高約7.5%、または最高約10%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約0.1%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約0.25%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約0.5%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約0.75%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約1%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約2.5%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約5%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約7.5%の培地中濃度で存在してよい。血清代替物は、最高約10%の培地中濃度で存在してよい。
好適な培地は、当該技術分野で公知の培地から選択してよく、それらとしては、限定するわけではないが、DMEM、RPMI-1640、MEM、イスコフ培地、CHO Cell Medium等が挙げられる。好適な血清代替物には、動物由来物質を使用せずに製造されたもの、または精製された動物性タンパク質成分のみを使用して製造されたものが含まれる。この目的に好適な市販添加物には、限定することなく、CellEss、ITS(例えば、ITS3またはITS3+)、Excyte、OneShot、Knockout等、当該技術分野で公知のものが含まれる。ある場合には、ITS添加物は、インスリン、トランスフェリン、及びセレニウムの混合物を含む添加物である。培地は、限定することなく、GlutaMax(登録商標)(グルタミン系ジペプチド)、抗生物質(例えば、ドキシサイクリン)、G418、非必須アミノ酸、ブラストサイジンなどの構成成分をさらに含んでよい。
無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約10ng/ml、少なくとも約25ng/ml、少なくとも約50ng/ml、少なくとも約75ng/ml、少なくとも約100ng/ml、少なくとも約250ng/ml、少なくとも約500ng/ml、少なくとも約750ng/ml、少なくとも約1μg/ml、少なくとも約1.1μg/ml、少なくとも約1.25μg/ml、少なくとも約1.5μg/ml、少なくとも約1.75μg/ml、少なくとも約2.5μg/ml、少なくとも約5μg/ml、少なくとも約7.5μg/ml、少なくとも約10μg/mlまたはそれ以上であってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約10ng/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約25ng/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約50ng/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約75ng/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約100ng/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約250ng/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約500ng/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約750ng/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約1μg/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約1.1μg/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約1.25μg/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約1.5μg/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約1.75μg/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約2.5μg/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約5μg/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約7.5μg/mlであってよい。無血清培地中へのWntポリペプチド分泌量は、少なくとも約10μg/mlであってよい。ある場合には、WntポリペプチドはWnt3Aポリペプチドである。場合によっては、WntポリペプチドはWnt5Aポリペプチドである。場合によっては、WntポリペプチドはWnt10Bポリペプチドである。
ある場合には、WntポリペプチドはWnt3Aポリペプチドである。場合によっては、無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌は、少なくとも約10ng/ml、少なくとも約25ng/ml、少なくとも約50ng/ml、少なくとも約75ng/ml、少なくとも約100ng/ml、少なくとも約250ng/ml、少なくとも約500ng/ml、少なくとも約750ng/ml、少なくとも約1μg/ml、少なくとも約1.1μg/ml、少なくとも約1.25μg/ml、少なくとも約1.5μg/ml、少なくとも約1.75μg/ml、少なくとも約2.5μg/ml、少なくとも約5μg/ml、少なくとも約7.5μg/ml、少なくとも約10μg/mlまたはそれ以上である。
無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約10ng/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約25ng/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約50ng/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約75ng/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約100ng/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約250ng/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約500ng/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約750ng/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約1μg/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約1.1μg/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約1.25μg/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約1.5μg/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約1.75μg/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約2.5μg/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約5μg/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約7.5μg/mlであってよい。無血清培地中へのWnt3Aポリペプチド分泌量は、少なくとも約10μg/mlであってよい。
いくつかの実施形態では、発現し分泌されるWntポリペプチドのC末端は5~40個のアミノ酸が切断されている。ある場合には、発現し分泌されるWntポリペプチドのC末端は5~35個のアミノ酸、10~35個のアミノ酸、10~33個のアミノ酸、10~30個のアミノ酸、15~33個のアミノ酸、15~30個のアミノ酸、20~35個のアミノ酸、20~33個のアミノ酸、20~30個のアミノ酸、25~33個のアミノ酸または25~30個のアミノ酸が切断されている。
いくつかの実施形態では、発現し分泌されるWntポリペプチドのC末端は1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個、31個、32個、33個またはそれ以上のアミノ酸が切断されており、N末端またはC末端でさらに切断してよいが、タンパク質の生物学的活性は維持されるものとする。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは5個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは10個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは15個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは20個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは25個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは30個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは33個のアミノ酸が切断されている。
ある場合には、WntポリペプチドはWnt3Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、発現し分泌されるWnt3AポリペプチドのC末端は1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個、31個、32個、33個またはそれ以上のアミノ酸が切断されており、N末端またはC末端でさらに切断してよいが、タンパク質の生物学的活性は維持されるものとする。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは5個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは10個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは15個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは20個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは25個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは30個のアミノ酸が切断されている。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは33個のアミノ酸が切断されている。
いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも70%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも70%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも80%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも85%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも90%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも95%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも96%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも97%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも98%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号1に対する配列同一性が少なくとも99%である配列を有する。
いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも70%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも70%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも80%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも85%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも90%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも95%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも96%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも97%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも98%である配列を有する。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、配列番号2に対する配列同一性が少なくとも99%である配列を有する。
いくつかの実施形態では、Wntポリペプチド(例えば、Wnt3Aポリペプチド)を少なくとも約5μg/mlの初期濃度、通常は少なくとも約10μg/ml、より一般には少なくとも約50μg/mlの初期濃度まで精製し、約100μg/ml超で存在してよい。Wntポリペプチド(例えば、Wnt3Aポリペプチド)は、リポソームに製剤化してよい。Wntポリペプチド(例えば、Wnt3Aポリペプチド)は、界面活性剤を用いて製剤中で安定化させてよい。Wntポリペプチド(例えば、Wnt3Aポリペプチド)は、脂質を用いて製剤中で安定化させてよい。
いくつかの実施形態では、リポソームは、当該技術分野において周知の方法を使用して製造される。リポソームは、ラメラ相の脂質二重層及び水性コアで構成される人工調製される球状小胞である。リポソームには、多重層小胞(MLV)、小さい一枚膜リポソーム小胞(SUV)、大きい一枚膜小胞(LUV)、及び渦巻状の小胞など幾つかの種類がある。ある場合には、リポソームをリン脂質により形成する。いくつかの実施形態では、リン脂質は、ジアシルグリセリド構造を持つもの、またはスフィンゴリン脂質から誘導されるものに分けられる。いくつかの実施形態では、ジアシルグリセリド構造には、ホスファチジン酸(ホスファチダート)(PA)、ホスファチジルエタノールアミン(セファリン)(PE)、ホスファチジルコリン(レシチン)(PC)、ホスファチジルセリン(PS)、ならびに、ホスファチジルイノシトール(PI)、ホスファチジルイノシトールリン酸(PIP)、ホスファチジルイノシトール二リン酸(PIP2)、及びホスファチジルイノシトール三リン酸(PIP3)などのホスホイノシタイドが含まれる。いくつかの実施形態では、スフィンゴリン脂質には、セラミドホスホリルコリン、セラミドホスホリルエタノールアミン、及びセラミドホスホリル脂質が含まれる。いくつかの実施形態では、リポソームは、ホスファチジルコリンで形成される。
いくつかの実施形態では、脂質はまた、その相転移温度(Tm )、または液晶相とゲル相間の温度界面に基づいても選択される。いくつかの実施形態では、Tm は、頭部基種、炭化水素鎖長、不飽和度、及び電荷により左右される。例えば、短い脂質(尾部炭素8個、10個、または12個を含有する鎖長の脂質)は4℃を下回る温度で液晶相である。しかし、これらの短い炭素鎖の脂質で製造されるリポソームは細胞膜を溶解させるため細胞に対する毒性がある。長い炭素鎖の脂質で製造されるリポソームは細胞に対する毒性はないが、その転移温度は高い。例えば、尾部の炭素鎖長16の1,2-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DPPC)は、Tm が約41℃である。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する脂質は、Tm が約10℃~約37℃、15℃~約30℃、18℃~約27℃、または21℃~約25℃である。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する脂質は、Tm が少なくとも22℃、23℃、24℃、またはそれ以上である。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する脂質は、Tm が最高で22℃、23℃、24℃、またはそれ以下である。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する脂質は、尾部の炭素鎖長が少なくとも約12、13、14、またはそれ以上である。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する脂質は、尾部の炭素鎖長が最高で約12、13、14、またはそれ以下である。
いくつかの実施形態では、脂質は、リポソームの正味電荷に基づいてさらに選択される。いくつかの実施形態では、リポソームは、pHが約4.0~約10.0、約5.0~約9.0、約6.5~約8.0、約7.0~約7.8、または約7.2~約7.6における正味電荷が0である。いくつかの実施形態では、リポソームは、pHが約7.3、約7.4、または約7.5における正味電荷が0である。いくつかの実施形態では、リポソームは、pHが約4.0~約10.0、約5.0及び約9.0、約6.5及び約8.0、約7.0及び約7.8、または約7.2及び約7.6における正味電荷が正である。いくつかの実施形態では、リポソームは、pHが約7.3、約7.4、または約7.5における正味電荷が正である。いくつかの実施形態では、リポソームは、pHが約4.0~約10.0、約5.0及び約9.0、約6.5及び約8.0、約7.0及び約7.8、または約7.2及び約7.6における正味電荷が負である。いくつかの実施形態では、リポソームは、pHが約7.3、約7.4、または約7.5における正味電荷が負である。
いくつかの実施形態では、脂質は、1,2-ジミリストイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DMPC)、1,2-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DPPC)、1-テトラデカノイル-2-ヘキサデカノイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(MPPC)、1,2-ジミリストイル-sn-グリセロ-3-ホスホ-L-セリン(DMPS)、及び1,2-ジヘキサノイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン(DMPG)から選択される。いくつかの実施形態では、脂質はDMPCである。
いくつかの実施形態では、さらなる脂質を用いてリポソームを作製する。いくつかの実施形態では、さらなる脂質はコレステロールである。ある場合には、DMPC及びコレステロールなどのホスファチジルコリンの濃度を、比などの値で定義する。いくつかの実施形態では、DMPC及びコレステロールなどのホスファチジルコリンの濃度の比は約50:50、約55:45、約60:40、約65:35、約70:30、約75:25、約80:20、約85:15、約90:10、約95:5、約99:1、または約100:0の間である。いくつかの実施形態では、DMPC及びコレステロールなどのホスファチジルコリンの濃度の比は約90:10である。いくつかの実施形態では、濃度単位はモルである。いくつかの実施形態では、比はモル:モルである。
いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、リポソームと共に少なくとも約0.01ng/μL、0.015ng/μL、0.02ng/μL、0.025ng/μL、0.03ng/μL、0.035ng/μL、0.04ng/μL、0.045ng/μL、0.05ng/μL、0.055ng/μL、0.06ng/μL、0.065ng/μL、0.07ng/μL、0.075ng/μL、0.08ng/μL、0.085ng/μL、0.09ng/μL、0.095ng/μL、0.1ng/μL、0.15ng/μL、0.2ng/μL、0.25ng/μL、0.3ng/μL、0.4ng/μL、0.5ng/μLまたはそれ以上の濃度で再構成される。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、リポソームと共に最高で約0.01ng/μL、0.015ng/μL、0.02ng/μL、0.025ng/μL、0.03ng/μL、0.035ng/μL、0.04ng/μL、0.045ng/μL、0.05ng/μL、0.055ng/μL、0.06ng/μL、0.065ng/μL、0.07ng/μL、0.075ng/μL、0.08ng/μL、0.085ng/μL、0.09ng/μL、0.095ng/μL、0.1ng/μL、0.15ng/μL、0.2ng/μL、0.25ng/μL、0.3ng/μL、0.4ng/μL、0.5ng/μLまたはそれ以下の濃度で再構成される。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。
いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、リポソームと共にWntポリペプチド対リポソームが少なくとも約0.1:50、0.5:30、1:20、もしくは1:14、またはそれ以上の比で再構成される。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、リポソームと共にWntポリペプチド対リポソームが最高で約0.1:50、0.5:30、1:20、もしくは1:14、またはそれ以下の比で再構成される。ある場合には、比は重量対重量比である。ある場合には、Wntポリペプチドの単位はナノグラム単位である。
いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドをリポソームと共に再構成する温度は少なくとも約15℃~約37℃、約18℃~約33℃、または約20℃~約28℃である。いくつかの実施形態では、温度は少なくとも約21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、またはそれ以上である。いくつかの実施形態では、温度は最高で約21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、またはそれ以下である。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Aポリペプチド、またはWnt10bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。
いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、リポソーム膜内に組み込まれている。場合によっては、Wntポリペプチドは、リポソーム膜から脂質膜の表面に突出している。ある場合には、Wntポリペプチドはリポソームの水性コア中に組み込まれていない。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Aポリペプチド、またはWnt10Bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wnt3Aポリペプチドは、リポソーム膜内に組み込まれている。場合によっては、Wnt3Aポリペプチドは、リポソーム膜から脂質膜の表面に突出している。ある場合には、Wnt3Aポリペプチドはリポソームの水性コア中に組み込まれていない。
いくつかの実施形態では、リポソームと共に再構成されたWntポリペプチドはリポソームWntポリペプチドまたはL-Wntと呼ばれる。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチド、Wnt5Aポリペプチド、またはWnt10Bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt3Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、リポソームと共に再構成されたWnt3AポリペプチドはリポソームWnt3AポリペプチドまたはL-Wnt3Aと呼ばれる。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt5Aポリペプチドである。いくつかの実施形態では、リポソームと共に再構成されたWnt5AポリペプチドはリポソームWnt5AポリペプチドまたはL-Wnt5Aと呼ばれる。いくつかの実施形態では、Wntポリペプチドは、Wnt10Bポリペプチドである。いくつかの実施形態では、リポソームと共に再構成されたWnt10BポリペプチドはリポソームWnt10BポリペプチドまたはL-Wnt10Bと呼ばれる。
いくつかの実施形態では、L-Wntを遠心分離ステップに供し、その後、リン酸緩衝食塩水(PBS)などの緩衝液に懸濁させる。ある場合には、L-Wntを窒素下で保存する。ある場合には、L-Wntは窒素下で安定であり、実質的な活性損失がない。ある場合には、L-Wntを温度約1℃~約8℃で保存する。ある場合には、L-Wntは少なくとも約1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、またはそれ以上の温度で安定であり、実質的な活性損失がない。ある場合には、L-Wntは最高で約1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、またはそれ以下の温度で安定であり、実質的な活性損失がない。いくつかの実施形態では、L-Wntは少なくとも約10日間、15日間、20日間、25日間、30日間、35日間、40日間、45日間、50日間、55日間、60日間、65日間、70日間、75日間、80日間、85日間、90日間、95日間、100日間、101日間、102日間、103日間、104日間、105日間、106日間、107日間、108日間、109日間、110日間、115日間、120日間、130日間、140日間、150日間、160日間、170日間、180日間、190日間、200日間、300日間、356日間、400日間、700日間、1000日間、またはそれ以上の間安定であり、実質的な活性損失がない。いくつかの実施形態では、L-Wntは最高で約10日間、15日間、20日間、25日間、30日間、35日間、40日間、45日間、50日間、55日間、60日間、65日間、70日間、75日間、80日間、85日間、90日間、95日間、100日間、101日間、102日間、103日間、104日間、105日間、106日間、107日間、108日間、109日間、110日間、115日間、120日間、130日間、140日間、150日間、160日間、170日間、180日間、190日間、200日間、300日間、356日間、400日間、700日間、1000日間、またはそれ以下の間安定であり、実質的な活性損失がない。
いくつかの実施形態では、L-Wnt3Aを遠心分離ステップに供し、その後、リン酸緩衝食塩水(PBS)などの緩衝液に懸濁させる。ある場合には、L-Wnt3Aを窒素下で保存する。ある場合には、L-Wnt3Aは窒素下で安定であり、実質的な活性損失がない。ある場合には、L-Wnt3Aを温度約1℃~約8℃で保存する。ある場合には、L-Wnt3Aは少なくとも約1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、またはそれ以上の温度で安定であり、実質的な活性損失がない。ある場合には、L-Wnt3Aは最高で約1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、またはそれ以下の温度で安定であり、実質的な活性損失がない。いくつかの実施形態では、L-Wnt3Aは少なくとも約10日間、20日間、30日間、40日間、50日間、60日間、70日間、80日間、90日間、100日間、110日間、120日間、130日間、140日間、150日間、160日間、170日間、180日間、190日間、200日間、300日間、356日間、400日間、700日間、1000日間、またはそれ以上の間安定であり、実質的な活性損失がない。いくつかの実施形態では、L-Wnt3Aは最高で約10日間、20日間、30日間、40日間、50日間、60日間、70日間、80日間、90日間、100日間、110日間、120日間、130日間、140日間、150日間、160日間、170日間、180日間、190日間、200日間、300日間、356日間、400日間、700日間、1000日間、またはそれ以下の間安定であり、実質的な活性損失がない。
ある場合には、「実質的な活性損失がない」という用語は、リポソームWntポリペプチドの機能活性が、リポソーム非存在下の対応する天然型Wntポリペプチドの機能活性に近いことを指す。ある場合には、リポソームWntポリペプチドの機能活性は、天然型Wntポリペプチドの機能活性と比べて少なくとも約100%、99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、60%、50%、40%、またはそれ以上である。ある場合には、リポソームWntポリペプチドの機能活性は、天然型Wntポリペプチドの機能活性と比べて最高で約100%、99%、95%、90%、85%、80%、75%、70%、60%、50%、40%、またはそれ以下である。ある場合には、Wntポリペプチドの機能活性は、アッセイ、例えば、質量分析法、本明細書の他の箇所に記載があるバイオマーカー分析関連アッセイ、腎被膜下移植法などの移植手術、脊椎固定術、ALP、TRAP、及びTUNEL染色、免疫組織化学、ならびにグラフト成長のマイクロCT解析及び定量などを使用して検出する。
ある場合には、「安定である」という用語は、Wntポリペプチドが折り畳まれた状態にあり、折り畳みがほどかれたり分解されたりしないことを指す。ある場合には、「安定である」という用語は、Wntポリペプチドが機能活性を維持しており、実質的な活性損失がないことも指す。ある場合には、安定性を決定するために使用されるアッセイは上述のようなWntポリペプチドの活性を立証するアッセイであり、これには例えば、マウスLSL細胞ベースアッセイなどのLSL細胞ベースアッセイなども含まれる。
いくつかの実施形態では、シャペロンを使用するリポソームWntポリペプチドの調製方法を本明細書に開示する。ある場合には、方法は、(a)単離されたWntポリペプチドを複数のシャペロンと共にインキュベートしてWntポリペプチド-シャペロン複合体を作製すること、(b)Wntポリペプチド-シャペロン複合体と非複合体化シャペロンとを分離すること、及び(c)Wntポリペプチド-シャペロン複合体をリポソーム水溶液と接触させてリポソームWntポリペプチドを作製することを含む。
ある場合には、シャペロンを使用するWntポリペプチド精製方法も本明細書に開示する。ある場合には、方法は、(a)リポソームWntポリペプチドを複数のシャペロンと共にインキュベートしてリポソームWntポリペプチド-シャペロン複合体を形成させること、及び(b)リポソームWntポリペプチド-シャペロン複合体と非複合体化シャペロンとを分離して精製リポソームWntポリペプチドを作製すること、及び(c)リポソームWntポリペプチド-シャペロン複合体からリポソームWntポリペプチドを溶出させて精製リポソームWntポリペプチドを作製することを含む。
ある場合には、本明細書に記載するシャペロンは、高分子構造の組立てまたは分解を促進するタンパク質もしくはその断片を含む。ある場合には、シャペロンは、精製方法に役立つタンパク質またはその断片を含む。本発明においてWntポリペプチドとの関連で使用する場合、シャペロンは、単離されたWntポリペプチドの精製及び/またはリポソームWntポリペプチドの調製において役立つタンパク質またはその断片を含む。さらに、本発明においてWntポリペプチドとの関連で使用する場合、シャペロンは、単離されたタンパク質もしくは外因性タンパク質またはその断片であり、これは、単離されたWntポリペプチドを含む溶液にインビトロで加えられる。場合によっては、単離されたWntポリペプチドは、細胞溶液から採取され、精製されているWntポリペプチドである。
いくつかの実施形態では、シャペロンはFrizzled-8を含む。FZD8遺伝子によってコードされるFrizzled-8は7つの膜貫通ドメインがあるタンパク質であり、Wntポリペプチドの受容体である。
ある場合には、ヒトFrizzled-8(NCBIリファレンス配列:NP_114072.1;配列番号4)は、694アミノ酸長を含む。場合によっては、Frizzled-8は、27アミノ酸のシグナル配列、248アミノ酸の細胞外N末端、及び89アミノ酸のC末端を含む。場合によっては、N末端は、2つの推定上のN-結合型グリコシル化部位、ポリプロリンセグメント及びポリグリシンセグメントをさらに含む。さらに、N末端は、約120アミノ酸長のシステインリッチドメイン(CRD)を含む。Frizzled-8のC末端は、Thr-x-Valトリペプチド、Lys-Thr-x-x-x-Trpモチーフ、及び25アミノ酸長のポリグリシンリピートを含む。
ある場合には、本明細書に記載するFrizzled-8ポリペプチドは、ヒトFrizzled-8に対する約70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%の配列同一性を含む。場合によっては、本明細書に記載するFrizzled-8ポリペプチドは、配列番号4に対する約70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%の配列同一性を含む。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載するシャペロンは、Frizzled-8融合タンパク質を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、切断型Frizzled-8タンパク質を含む。ある場合には、切断型Frizzled-8タンパク質は、Frizzled-8のシステインリッチ領域(CRD)を含む。ある場合には、切断型Frizzled-8タンパク質は、配列番号4のアミノ酸残基25からアミノ酸残基172に及ぶ領域を含む。
ある場合には、Frizzled-8融合タンパク質は、抗体のFc部分をさらに含む。ある場合には、抗体は、IgA、IgD、IgE、IgGまたはIgMから選択される。場合によっては、抗体はIgGである。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、切断型Frizzled-8タンパク質(例えば、Frizzled-8のCRD部分)及びIgGのFc部分を含む。
場合によっては、切断型Frizzled-8タンパク質はFc部分に共有結合で直接連結されている。他の場合には、切断型Frizzled-8タンパク質はFc部分にリンカーを介して間接的に共有結合で連結されている。ある場合には、リンカーは、一連のグリシン、アラニン、またはその組み合わせを含む。ある場合には、リンカーは、アミノ酸配列IEGRMD(配列番号6)を含む。
場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも80%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも85%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも90%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも95%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも96%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも97%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも98%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも99%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する100%の配列同一性を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に記載の配列で構成される。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載するシャペロンは、低比重リポタンパク質受容体関連タンパク質5(LRP5)または低比重リポタンパク質受容体関連タンパク質6(LRP6)を含む。LRP5及びLRP6は、タンパク質のWntファミリーに対する共受容体として作用するI型、1回膜貫通糖タンパク質である。ある場合には、LRP5は、24アミノ酸のシグナル配列、1361アミノ酸の細胞外領域、23アミノ酸のTMドメイン及び207アミノ酸の細胞質側末端を含む。場合によっては、LRP6は、19アミノ酸のシグナル配列、1353アミノ酸の細胞外ドメイン、23アミノ酸のTMセグメント、及び218アミノ酸の細胞質側末端を含む。いくつかの実施形態では、本明細書に記載するシャペロンはLRP6である。
いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも10分間、少なくとも30分間、少なくとも1時間、少なくとも1.5時間、少なくとも2時間、少なくとも3時間、少なくとも4時間、少なくとも5時間、少なくとも6時間、少なくとも10時間、少なくとも12時間、少なくとも18時間、またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも10分間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも30分間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも1時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも2時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも3時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも4時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも5時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも6時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも10時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも12時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも18時間またはそれ以上インキュベートする。ある場合には、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも24時間またはそれ以上インキュベートする。場合によっては、最小血清条件からリポソーム非存在下で単離Wntポリペプチドを得る。他の場合には、さらなる精製のために、単離されたWntポリペプチドをリポソームWntポリペプチドとして製剤化してからシャペロンとインキュベートする。
いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約30℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約10℃、約1℃~約8℃、または約1℃~約4℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約10℃~約30℃、約15℃~約30℃、約20℃~約30℃、約23℃~約30℃、または約25℃~約30℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約10℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約8℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約1℃~約4℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約10℃~約30℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約15℃~約30℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約20℃~約30℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約23℃~約30℃でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを温度約25℃~約30℃でインキュベートする。場合によっては、最小血清条件からリポソーム非存在下で単離Wntポリペプチドを得る。他の場合には、単離されたWntポリペプチドをリポソームWntポリペプチドとして製剤化する。
場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも1℃、2℃、4℃、8℃、10℃、20℃、23℃、25℃、または30℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも1℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも2℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも4℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも8℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも10℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも20℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも23℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも25℃の温度でインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを少なくとも30℃の温度でインキュベートする。場合によっては、最小血清条件からリポソーム非存在下で単離Wntポリペプチドを得る。他の場合には、さらなる精製のために、単離されたWntポリペプチドをリポソームWntポリペプチドとして製剤化してからシャペロンとインキュベートする。
いくつかの実施形態では、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとを、Wntポリペプチド:シャペロン比を約1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:4、または約1:5にしてインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:0.5にしてインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:1にしてインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:1.5にしてインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:2にしてインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:2.5にしてインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:3にしてインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:4にしてインキュベートする。場合によっては、単離されたWntポリペプチドと複数のシャペロンとをWntポリペプチド:シャペロン比を約1:5にしてインキュベートする。場合によっては、最小血清条件からリポソーム非存在下で単離Wntポリペプチドを得る。他の場合には、さらなる精製のため、単離されたWntポリペプチドをリポソームWntポリペプチドとして製剤化してからシャペロンとインキュベートする。
いくつかの実施形態では、複数のシャペロンの各々をビーズにさらに固定化する。場合によっては、各シャペロンをビーズに直接固定化する。他の場合には、各シャペロンをビーズに間接的に固定化する。
いくつかの実施形態では、複数のシャペロンの各々はFrizzled-8融合タンパク質を含む。場合によっては、Frizzled-8融合タンパク質を直接ビーズに固定化する。他の場合には、Frizzled-8融合タンパク質を間接的にビーズに固定化し、その場合、Frizzled-8融合タンパク質は抗体のFc部分を認識するポリペプチドに結合されており、ここで、ポリペプチドはビーズに固定化されている。場合によっては、ポリペプチドはタンパク質Aである。
ある場合には、分離ステップを実施して、Wntポリペプチド-シャペロン複合体及び/または単離Wntポリペプチドを複数のビーズから溶出させる。場合によっては、分離ステップを回分方式で行う。他の場合には、シャペロン及び/または抗体のFc部分を認識するポリペプチド(例えば、タンパク質A)にさらに結合しているシャペロンを固定化したカラムを使用して分離ステップを行う。場合によっては、分離ステップ(または溶出ステップ)には酸性pHを含む緩衝液を使用する。場合によっては、緩衝液は、約2、2.5、3、3.5、4、5または約6のpHを含む。場合によっては、緩衝液は約3のpHを含む。
場合によっては、段階的勾配を使用して、Wntポリペプチド-シャペロン複合体及び/または単離Wntポリペプチドを複数のビーズから溶出させる。場合によっては、段階的勾配は第1の勾配及び第2の勾配を含む。場合によっては、第1の勾配は、最高で0mM、0.01mM、5mM、10mM、15mM、20mM、25mM、30mM、40mM、50mM、またはそれ以下の塩濃度を含む第1の緩衝液を含む。場合によっては、第1の勾配は、少なくとも0mM、0.01mM、5mM、10mM、15mM、20mM、25mM、30mM、40mM、50mM、またはそれ以上の塩濃度を含む第1の緩衝液を含む。場合によっては、第1の勾配を含む第1の緩衝液を洗浄ステップとして使用して未結合不純物(例えば、複合体化していないWntポリペプチド及び/またはシャペロン)を除去する。いくつかの実施形態では、最高で1、2、3、4、5、またはそれ以上の洗浄ステップを使用する。いくつかの実施形態では、少なくとも1、2、3、4、5またはそれ以下の洗浄ステップを使用する。いくつかの実施形態では、第2の勾配は、少なくとも80mM、90mM、100mM、110mM、120mM、130mM、140mM、150mM、160mM、170mM、180mM、190mM、200mM、250mM、300mM、350mM、400mM、450mM、500mM、550mM、600mM、650mM、700mM、750mM、800mM、850mM、900mM、950mM、1000mM、1500mM、2000mM、またはそれ以上の塩濃度を含む第2の緩衝液を含む。いくつかの実施形態では、第2の勾配は、最高で80mM、90mM、100mM、110mM、120mM、130mM、140mM、150mM、160mM、170mM、180mM、190mM、200mM、250mM、300mM、350mM、400mM、450mM、500mM、550mM、600mM、650mM、700mM、750mM、800mM、850mM、900mM、950mM、1000mM、1500mM、2000mM、またはそれ以下の塩濃度を含む第2の緩衝液を含む。例示的な塩には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム等が挙げられる。
いくつかの実施形態では、第1及び/または第2の緩衝液中に界面活性剤も配合する。いくつかの実施形態では、界面活性剤はCHAPSまたはTritonX-100である。いくつかの実施形態では、CHAPSまたはTritonX-100の割合は少なくとも0.01%、0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、またはそれ以上である。いくつかの実施形態では、CHAPSまたはTritonX-100の割合は最高で0.01%、0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、またはそれ以下である。ある場合には、緩衝液成分、例えば、トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミンHCl(Tris-HCl)、3-{[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]アミノ}プロパンスルホン酸(TAPS)、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)グリシン(ビシン)、N-トリス(ヒドロキシメチル)メチルグリシン(トリシン)、3-[N-トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミノ]-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸(TAPSO)、4-2-ヒドロキシエチル-1-ピペラジンエタンスルホン酸(HEPES)、3-(N-モルホリノ)プロパンスルホン酸(MOPS)、ピペラジン-N,N’-ビス(2-エタンスルホン酸)(PIPES)、2-(N-モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)等などを使用する。
ある場合には、第1及び/または第2の緩衝液のpHは少なくとも4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、またはそれ以上である。ある場合には、第1及び/または第2の緩衝液のpHは最高で4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、またはそれ以下である。
ある場合には、さらなる溶出ステップを使用して、Wntポリペプチド-シャペロン複合体から単離Wntポリペプチドを溶出させる。ある場合には、溶出緩衝液は、例えば、第1の勾配を含み、上記のような第2の勾配及び/または界面活性剤を含む第2の勾配を使用して、Wntポリペプチド-シャペロン複合体から単離Wntポリペプチドを溶出させる。
ある場合には、リポソーム水溶液を使用してWntポリペプチド-シャペロン複合体から単離Wntポリペプチドを溶出させ、リポソームWntポリペプチドを作製する。ある場合には、シャペロンはFrizzled-8融合タンパク質である。場合によっては、リポソーム水溶液を使用して、Wntポリペプチド-Frizzled-8複合体から単離Wntポリペプチドを溶出させる。
Wntポリペプチド組成物
組成物を提供し、その場合、無血清培地中に分泌される生物学的に活性なWntポリペプチドは、無血清培地中または薬学的に許容される添加物中に少なくとも約0.1μg/ml、少なくとも約0.25μg/ml、少なくとも約0.5μg/ml、少なくとも約0.75μg/ml、少なくとも約1μg/ml、少なくとも約2.5μg/ml、少なくとも約5μg/ml、少なくとも約7.5μg/ml、少なくとも約10μg/ml、少なくとも約25μg/ml、少なくとも約50μg/ml、少なくとも約75μg/ml、少なくとも約100μg/ml、少なくとも約250μg/ml、少なくとも約500μg/ml、少なくとも約750μg/ml、少なくとも約1mg/ml、少なくとも約2.5mg/ml、少なくとも約5mg/ml、少なくとも約7.5mg/ml、少なくとも約10mg/ml、少なくとも約25mg/ml、少なくとも約50mg/ml、少なくとも約75mg/ml、少なくとも約100mg/ml、またはそれ以上の濃度で提供される。
いくつかの実施形態では、本発明の方法及び培養系により作製されるWntポリペプチドは、培地を、ゲルろ過精製ステップを行わずにBlue Sepharoseイオン交換カラムでの精製に供することによって精製される。一実施形態では、ヘパリン硫酸カラムの精製ステップを行わない精製も実施する。さらなる実施形態では、Blue Sepharoseイオン交換カラムでの精製は、150mM~1.0Mの塩勾配を使用して実施し、その場合、塩は例えば、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムであってよい。他の実施形態では、Wntポリペプチドは、単離Wntポリペプチドとシャペロンとの複合体化、及びWnt-シャペロン複合体からの単離Wntポリペプチドの溶出により精製される。精製スキームに続いてリポソームへの製剤化を行ってよい。安定保存などさまざまな目的のために、タンパク質を凍結乾燥してよい。好ましくは、最初に精製した、例えば、少なくとも約1mg/mlの調製物で凍結乾燥を実施する。タンパク質の安定性を改善するため、各種成分、例えば、脂質、界面活性剤などを加えてよい。
本発明の方法及び培養系により作製されるタンパク質は、治療投与用の各種製剤中に組み込み可能である。一態様では、薬剤を、適切な薬学的に許容される担体または希釈剤と組み合わせることにより医薬組成物に製剤化し、また、薬剤を、固形形態、半固形形態、または液体形態の調製物、例えば、錠剤、カプセル、粉末、顆粒、軟膏、溶液、坐剤、注射剤、吸入剤、ゲル、ミクロ粒子等などに製剤化する。したがって、タンパク質及び/または他の化合物の投与は、さまざまな方法で達成され得る。タンパク質及び/または他の化合物は、投与後、全身性であっても、または製剤的理由、もしくは移植部位で活性用量を維持するように作用する植込錠の使用により局所性であってもよい。
医薬投与剤形では、タンパク質及び/または他の化合物を、その薬学的に許容される塩形態で投与してよく、またはそれらを単独で使用するかもしくは他の薬学的に活性な成分と適切に併せ、また組み合わせて使用してもよい。薬剤を組み合わせて各種活性のカクテルにしてよい。以下の方法及び添加物は例示であり、本発明を限定するものとして解釈されるものではない。
医薬製剤は単位剤形にして提供されてよく、その場合、「単位剤形」という用語は、ヒト対象に対する単位用量として好適な物理的個別単位を指し、各単位は、所望効果を得るために十分であると計算された量になった所定量のタンパク質と、薬学的に許容される希釈剤、担体またはビヒクルとを含有する。本発明の単位剤形の規格は、採用される特定の組成物と達成すべき効果、及び宿主内における組成物関連の薬力学に応じて異なる。
薬学的に許容される添加物、例えば、ビヒクル、アジュバント、担体または希釈剤などは市販されている。さらに、薬学的に許容される助剤、例えば、pH調整剤と緩衝剤、等張化剤、安定化剤、湿潤剤等は市販されている。本発明の方法及び組成物において有用ないかなる化合物も、薬学的に許容される塩基付加塩として提供され得る。「薬学的に許容される塩基付加塩」は、遊離酸の生物学的有効性及び特性を保持する塩であり、生物学的もしくは他の面で望ましくない塩ではない塩を指す。これらの塩は、遊離酸に無機塩基または有機塩基を添加して調製される。無機塩基由来の塩には、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、カルシウム、マグネシウム、鉄、亜鉛、銅、マンガン、アルミニウム等の各塩が挙げられるが、これに限定されるものではない。好ましい無機塩は、アンモニウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及びマグネシウムの各塩である。有機塩基由来の塩には、第一級、第二級、及び第三級のアミン、天然に生じる置換アミンなどの置換アミン、環状アミン及び塩基性イオン交換樹脂、例えば、イソプロピルアミン、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、エタノールアミン、2-ジメチルアミノエタノール、2-ジエチルアミノエタノール、ジシクロヘキシルアミン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、カフェイン、プロカイン、ヒドラバミン、コリン、ベタイン、エチレンジアミン、グルコサミン、メチルグルカミン、テオブロミン、プリン、ピペラジン、ピペリジン、N-エチルピペリジン、ポリアミン樹脂等の各塩が挙げられるが、これに限定されるものではない。特に好ましい有機塩基は、イソプロピルアミン、ジエチルアミン、エタノールアミン、トリメチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、コリン及びカフェインである。
治療される患者と状態及び投与経路に応じて、タンパク質を、平均的個人で1日あたり0.001mg~500mg/kg体重、例えば、約0.1~100mg/kg体重/日、例えば、20mg/kg体重/日の用量で投与してよい。
当業者は、用量は、特定の酵素、症状の重症度及び副作用に対する対象の感受性と相関して異なり得ることを容易に理解するであろう。タンパク質によっては他のタンパク質よりも強力なものがある。所与の酵素の好ましい用量は、当業者によりさまざまな手段で容易に決定され得る。好ましい手段は、所与の化合物の生理的な効力の測定である。
本発明の組成物は、治療目的だけではなく予防目的に使用可能である。本発明において、「治療する」という用語は、疾患の予防及び疾患または既存の病態の治療の両方を指し、より一般的には、所望の組織、部位、タイミングなどにおけるWnt3A活性の増強を指す。本発明は、罹患している疾患の治療において著しい進歩を提供し、患者の臨床症状の安定及び/または改善を助ける。そのような治療は、罹患組織の機能損失前に実施することが望ましいが、損失機能の回復またはさらなる機能損失の予防にも有用であり得る。治療効果の証拠は、疾患重症度の低減または病態の改善、例えば、骨治癒の亢進などであってよい。治療効果は、臨床転帰で測定でき、また生化学的検査で決定することもできる。別法として、疾患症状の軽減を探すことができる。
本発明の他の実施形態では細胞組成物を提供し、その場合、かかる細胞は、分泌用シグナル配列を含むC末端切断型Wnt3Aタンパク質を含んだ発現ベクターを含み、分泌用シグナル配列は、プロモーターに機能的に連結されている、天然型Wnt3Aシグナル配列または異種シグナル配列であり得る。いくつかの実施形態では、細胞はCHO-S細胞である。いくつかの実施形態では、無血清培地を含む組成物として細胞を提供する。他の実施形態では、細胞は凍結され、生存しており、任意選択で、播種培養に好適な分注で提供される。
細胞は、約103 細胞/ml、104 細胞/ml、105 細胞/ml、106 細胞/ml、107 細胞/ml、最高約108 細胞/mlまたはそれ以上の濃度で容器に入れて、例えば、凍結した分注にして提供され得る。細胞は、任意の好適な培地に入れて凍結し、細胞の生存を維持することができ、DMSOを含めてよい。細胞組成物は、マスターセルバンクまたはワーキングセルバンクで有用な例示組成物のGMP形式で提供可能であり、それらは条件とクローニング履歴とが明確な、単一宿主細胞から得られ、その後、複数の容器に分注される。
いくつかの実施形態では、組成物中のWntタンパク質の特定の活性を、機能アッセイでの活性レベル、例えば、β-カテニンの安定化、幹細胞増殖促進などの決定、非機能アッセイ、例えば、免疫染色、ELISA、クマシー染色または銀染色のゲルの定量などにおいて存在するWntタンパク質量の定量化、及び生物学的に活性なWntと総Wntとの比の決定により測定する。一般に、こうして明確にした、実質的に同種の組成物における特定の活性は、出発物質のそれの少なくとも約5%、通常は出発物質のそれの少なくとも約10%となり、約25%、約50%、約90%またはそれ以上であってよい。
Wntの生物学的活性についてのアッセイには、β-カテニンの安定化が含まれ、これは、例えば、Wnt組成物の系列希釈により測定可能である。Wntの生物学的活性についての例示的アッセイではWnt組成物を細胞、例えば、マウスL細胞と接触させる。β-カテニンを安定させるために十分な期間、通常は少なくとも約1時間、細胞を培養し、次いで溶解させる。細胞溶解物をSDS PAGEで分離した後、ニトロセルロースに転写し、β-カテニンに特異的な抗体でプローブする。他のアッセイとしては、アフリカツメガエルのアニマルキャップアッセイ法におけるC57MGの形質転換及び標的遺伝子の誘導が含まれる。
キット/製造品
ある実施形態では、本明細書に記載する1つ以上の方法、プロセス、及び組成物と共に使用するためのキット及び製造品を本明細書で開示する。そのようなキットには、担体、包装体、または本明細書に記載する方法で使用する別々の要素の1つを各々が含んでいる容器(複数可)、例えば、バイアル、チューブ等を受け入れる仕切られた容器が含まれる。好適な容器には、例えば、瓶、バイアル、シリンジ、及び試験管が含まれる。いくつかの実施形態では、容器は、ガラスまたはプラスチックなどのさまざまな材料で形成される。
本明細書で提供する製造品には包装材料が含有されている。包装材料の例には、瓶、チューブ、バッグ、容器、瓶、及び選択された製剤及び意図される投与と治療との方法に好適な任意の包装材料が挙げられるが、これに限定されるものではない。
例えば、容器(複数可)にはWntタンパク質が含まれている。そのようなキットには任意選択で、識別用の記述もしくはラベルまたは本明細書に記載の方法におけるその使用に関する説明書が含まれる。
キットには典型的に、内容物記載ラベル及び/または使用説明書、ならびに使用に関する説明を記載した添付文書が含まれる。説明書一式も典型的に含まれるであろう。
一実施形態では、ラベルは容器上または容器に付随している。一実施形態では、ラベルが容器上にあるのは、ラベルを形成する文字、数字または他の文字列が容器そのものに貼付、成形またはエッチングされている場合であり、ラベルが容器に付随しているのは、かかる容器も保持される入れ物またはキャリアの内部にラベルが、例えば、添付文書として入っている場合である。一実施形態では、ラベルを使用して、その内容物が特定の治療用途に使用されるものであることを示す。ラベルはまた、本明細書に記載する方法などにおける内容物の使用法も示す。
本発明のさらなる詳細を以下の非限定的な実施例において記載する。
実施例1
ヒトWnt3Aポリペプチドの産生及び無血清培地中への分泌
WNT3Aは脂質修飾ヒト幹細胞増殖因子であり、成人幹細胞を活性化させ、それらの自己複製と生存とを刺激する上で有効である。タンパク質はグリコシル化及びパルミトイル化の翻訳後修飾を受ける。
無血清方法の開発に2つの一般方法を同時に行った。第1は、血清を用いて発現している細胞株を無血清条件に段階的に馴化させることを試みた。第2は、新しい細胞株を作製した。第1の方法では、WNTタンパク質分泌における血清の役割に取って代わるものを目指して5つ以上の別個の血清代替物を試験した。これらの代替物には、市販のExcite、Cell-Ess、脂質ミックス添加物、及びITS添加物が含まれる。第2の方法では、以下の組み合わせすべてを厳密に評した。
1.WNT3A作製用のGMP適合細胞株を同定し、それらにはCHO-K、CHO-S、DG44、及びTReXが含まれた。
2.WNT3AをコードするcDNAクローンの両方を試験した(例えば、BC103922及びBC103921)。
3.クローニング用GMP適合ベクターを同定し、それらにはOpticVec、pTarget、及びpcDNA4TOが含まれた。
4.トランスフェクションに2つの方法を使用した(安定したトランスフェクションと一過性トランスフェクション)。
5.誘導に2つの方法を試験した(ドキシサイクリン及びテトラサイクリン)。
これらの方法のいずれにおいてもCHO細胞株からWNT3Aが強く発現したが、分泌はされなかった。場合によっては非常に少量のWNT3Aが条件培地に認められたが、このタンパク質の機能を示したものはなかった。
第1の方法を図1~3によりさらに例示する。図1は、血清代替物Excyteの存在下、及び血清濃度低下に伴うWnt3A活性を示す。配列番号1に記載のタンパク質配列をコードする発現ベクターからWntポリペプチドを得る。血清5%+excyte(青色破線棒)、血清3%+excyte(赤色破線棒)及び血清2%+excyte(紫色破線棒)に馴化させた細胞の条件培地におけるWnt3A活性を、デュアルライトレポーターアッセイを使用して分析した。この活性を、excyte無添加の血清5%(青色中塗り棒)、血清3%(赤色中塗り棒)及び血清2%(紫色中塗り棒)に馴化させた細胞の条件培地における活性と比較した。血清10%(橙色棒)で増殖させた細胞の条件培地を陽性対照として使用した。10%FBSと比べると、血清2%及び血清2%+excyteに馴化させた細胞の条件培地の活性は6.4%に低下した。血清濃度を低下させると条件培地におけるWnt3A活性が低下した。Excyteを添加しても条件培地におけるWnt3A活性に対する影響はなかった。
図2は、血清代替物CellEssの存在下、及び血清濃度低下に伴うWnt3A活性を示す。配列番号1に記載のタンパク質配列をコードする発現ベクターからWnt3Aポリペプチドを得る。Excyte添加血清7.5%及びExcyte添加血清5%に馴化させた細胞の条件培地におけるWnt3A活性を、デュアルライトレポーターアッセイを使用して分析した。この活性を、血清10%で増殖させた細胞の条件培地におけるWnt3A活性と比較した。培地にCellEssを存在させても条件培地におけるWnt3A活性を回復させることはできなかった。
図3は、配列番号1に記載のタンパク質配列をコードする発現ベクターから得られるWnt3A活性を示す。細胞をまずチャコール処理済みone shot FBS(OSFBS)に馴化させた。OSFBSに馴化させた細胞の条件培地では検出可能な活性は測定されなかった。OSFBSへの馴化の後、OSFBSにITS3または脂質ミックス1のいずれかを添加した。条件培地におけるWNT3A活性をLSLデュアルライトレポーターアッセイを使用して試験した。OSFBS+ITS試料に馴化させた細胞の条件培地は、陽性対照(10%FBS)と比べて約10%の活性を示した。OSFBS+脂質ミックスの試料に馴化させた細胞の条件培地は、陽性対照である10%FBSと比べて26%の活性を示した。
第2の方法では、血清非存在下でWnt3Aの効率的な分泌を可能にする培養条件を作った。無血清条件下でWnt3Aを効率的に分泌するCHO-K1由来細胞株(例えば、CHO-S)を同定した。WNT3A cDNA(ホモ・サピエンスwingless型MMTV組込み部位ファミリー、メンバー3A、mRNA完全コード配列をコードするBC103922)を含有するpcDNA4.0ベクターをCHO-S細胞に一過性にトランスフェクトした。それらの細胞により採取された条件培地(CM)をWNTレポーター(LSL)細胞に適用し、GFP発現プラスミドをトランスフェクトしたCHO-S細胞を対照として使用した。CMのウェスタンブロット法と併せたこの活性アッセイは、血清または任意の他の動物由来成分の非存在下におけるWnt3Aの分泌を実証している。
誘導後3日目~13日目の間にCHO細胞培養の条件培地(CM)を回収し、プールした。連日行ったCM中のタンパク質産生分析に基づき、この範囲の日が本願実施例に使用する培養条件下では最適であると決定された。これらの条件下、タンパク質産生が最も高かったのは3日目~13日目であり、13日目以降は細胞が死亡し始めていた。
実施例2
マウスLSL細胞を用いたアッセイ
細胞数に対するベータガラクトシダーゼ活性を正規化するため、マウスLSL細胞に、Wnt応答性ルシフェラーゼレポータープラスミドであるpSuperTOPFlash(Addgene)及び構成的LacZ発現構成体であるpEF/Myc/His/LacZ(Invitrogen)を安定にトランスフェクトした。ヒト胎児由来腎臓上皮(HEK293T)細胞に上記2つのプラスミドを安定にトランスフェクトした。細胞(50000細胞/ウェル、96ウェルプレート)を、10%FBS(Gibco)及び1%P/S(Cellgro)を添加したDMEMに溶解させたL-WNT3A(特に明記しない限り、濃度は総容積150uL中10uL)で処理する。精製したWNT3Aタンパク質の系列希釈もインキュベートした。
細胞を37℃、5%CO2 で一晩インキュベートし、その後、溶解バッファー(Applied Biosystems)で洗浄、溶解し、デュアルライト併用レポーター遺伝子アッセイシステム(Applied Biosysytems)を使用してルシフェラーゼ及びβ-ガラクトシダーゼの発現レベルを定量する。デュアルライト・レディ・ルミノメータ(Berthold)を用いて三連で読み取り、生物発光を定量した。WNT3Aタンパク質の系列希釈により作成した標準曲線からWNT3A(ng/uL)及びL-WNT3Aの活性を明確にする。経時測定する実験では、WNT3A活性を活性率として表している。活性率は以下のように計算される。
Figure 0007150604000001
初代MEFを使用したL-WNT3A用量反応曲線。LSL及びHEK293T細胞を、Wnt及びWntアゴニストに対して最大限に感受性となるように遺伝子操作するため、用量、薬物効果、及び臨床反応の間の関係について意義があるデータが得られない場合がある。Wnt刺激に対する生体内の細胞応答により近い状態を模倣するため、Wnt標的遺伝子Axin2の発現を経路活性尺度として使用してマウス胎仔線維芽細胞(MEF)をアッセイする。
実施例3
WNT3Aの脂質再構成
多くのタンパク質は高温で変性するため、体温でのそのような変性を回避することはタンパク質治療薬の持続時間延長にとって重要である。リポソームパッケージングによりWnt3Aの生物学的活性が保たれるため、この製剤は多発性骨損傷での用途に有効である。精製後、組換えWnt3Aを、DMPC及びコレステロールからなる脂質小胞内に再構成する。
いくつかの態様では、L-WNT3A製剤は、骨治癒遅延の危険性が高い患者の骨障害を治療する治験用新薬(IND)第I相試験での使用対象となる。ある場合には、自家骨移植材料(BGM)を採取し、生体外でL-WNT3Aを用いて処理し、その後、洗浄し、ペレットとして集める。場合によっては、得られる材料、活性化BGM(例えば、BGMACT)は製剤とみなされ、すぐに使用可能である。ある場合には、L-WNT3Aは患者に直接投与されず、自己由来細胞を生体外で活性化させるためにのみ使用されるであろう。場合によっては、プログラムの初期段階として、製剤が、リポソームタンパク質製剤の全身投与のための認められている基準(純度、安定性など)を満たすであろうと予想される。
実施例4
スケールアップ実験
フリーザーストックの細胞を15cm組織培養プレートに播種する。37℃、5%CO2 で3~4日インキュベーションした後、細胞を4日間、2×15cmプレートに1:5に増殖させる。これらの細胞を20×15cmプレートにさらに1:5に増殖させる。24時間のインキュベーション後、細胞をドキシサイクリンで誘導する。CMを24時間おきに採取し、4℃で保存する。CMの活性を測定し、WNT3Aの分泌を確認する。1LのCMに1%TritonXを加え、0.22μmフィルターに通してろ過する。その後、CMを150mlのブルーセファロースカラムに担持させる。この試験から、80μgのWNT3AをKClの勾配で溶出させる。
実施例5
CHO細胞株におけるWnt3Aポリペプチドの産生及び分泌
無血清条件下でWnt3Aを分泌する、CHO-K1由来(例えば、CHO-S)細胞株を作製した。CHO-S細胞に、WNT3A cDNAであるBC103922を含有するpcDNA4.0ベクターを一過性にトランスフェクトした。2日後に条件培地(CM)を採取した。WNT3A活性を検出するため、WNTレポーター細胞(LSL)をCMで処理し、GFP発現プラスミドをトランスフェクトしたCHO-S細胞を対照として使用した。
図5に示す活性アッセイでは、GFPプラスミド対照をトランスフェクトしたCHO細胞のCMは、LSLレポーターアッセイにおいてベースラインの活性を示すことが示されている(図5Aのレーン2及び5Bのレーン2)。BC103922 cDNAをトランスフェクトしたCHO細胞のCMは、LSLアッセイにおいて高い活性を示し、Wウェスタンブロット法により、WNT3Aと同一の分子量に表われるバンドの存在が確認される(図5B、レーン1及びレーン3)。さらなる特徴付けを行った。zeocinを0.8mg/mLまたは1.0mg/mL用いて細胞を選択した。得られた細胞を無血清条件で増殖させた。CMを採取し、濃縮した。LSLアッセイを使用して活性を測定し、精製したWNT3Aの活性(図6、淡青色の棒)と比較した。CMを濃縮した場合(図6、ミディアムブルーの棒)でも、0.8mg/mLのzeocin下においてクローンでの活性は検出されなかった。1.0mg/mlのzeocin選択を使用して単離されたクローンでの活性を検出した(図6、紺色の棒)。
実施例6
Frizzled-8融合タンパク質を用いたWnt3Aポリペプチドの精製
Wnt3Aの精製ではFrizzled-8融合タンパク質-タンパク質Aの精製スキームを利用した(図7)。最初に、タンパク質Aを固定化したビーズを含む樹脂を2本のエッペンドルフチューブに50μL及び25μLの容量で分注した。各チューブの樹脂をカラム容量の20倍のPBSでさらに洗浄した。約10μLのFrizzled-8融合タンパク質を各チューブに加え、それぞれの最終濃度をFrizzled-8(約50μg)/タンパク質A(1mL)またはFrizzled-8(100μg)/タンパク質A(1mL)とした。Frizzled-8融合タンパク質を4℃で約1.5~2時間インキュベートした。インキュベーション後、未結合のFrizzled-8融合タンパク質をPBSで除去した。
次に、約100ngのWnt3Aを1%CHAPS含有PBS緩衝液に溶解させ、Frizzled-8融合タンパク質-タンパク質A樹脂を含む2本のチューブのうち1本に入れて4℃で約1.5~2時間インキュベートした。インキュベーション後、未結合Wnt3A除去のため1%CHAPSを含むPBS緩衝液を用いて未結合Wnt3Aを除去した。第2のチューブを対照として使用した。
図8は、Frizzled-8融合タンパク質とタンパク質A固定化ビーズとの事前複合体化を表す図式を示す。
図9は、Frizzled-8-Fcとタンパク質Aとの比が異なる2例での複合体化を表すウェスタンブロットを示す。
図10は、Frizzled-8融合タンパク質-タンパク質Aによる方法を使用して精製したWnt3Aを示すウェスタンブロットを示す。
実施例7
Frizzled8とリポソームとはWnt3A上の同一結合部位を共有
マウスFrizzled8のシステインリッチドメイン(Fz8-CRD)と複合体をなすアフリカツメガエルWnt8(XWnt8)の結晶構造は、Wnt8の脂質修飾が、Fz8の9残基と接触し、Fz8-CRDの間隙を横断してFz8-CRDの溝と会合することを示している(PMID:22653731)。アフリカツメガエルWnt8の結晶構造に基づいて、リポソームは、Wnt脂質修飾と直接相互作用し、リポソーム二重層が脂質修飾を親水性環境から立体的に遮蔽することによってWnt3Aを活性なコンホメーションに維持しているという仮説を立てた。この仮説を試験するため、まずWnt3Aをリポソーム内に再構成し(L-Wnt3A)、その後、L-Wnt3A溶液にFz8を加えた。試料を超遠心分離にかけてリポソーム会合タンパク質と非会合タンパク質とを分離した。Fz8抗体とWnt3A抗体とを使用したウェスタンブロット法により、約98%のFz8は上清に存在し、リポソームのペレットとは会合せず(淡灰色の棒、図11A)、Wnt3Aは100%がリポソームのペレットと会合していた(暗灰色の棒、図11A)ことが示された。これらの相互作用動態の経時的変化を試験するため、L-Wnt3AをFz8と室温(RT)で12時間インキュベートした。これらの条件では、94.5%のFz8が上清に存在しており(図12A、Fz8の淡灰色の棒)、11%のWnt3AはFz8に富む上清に存在していたが(図12A、Wnt3Aの淡灰色の棒)、約89%のWnt3Aはリポソームのペレットに認められた(図12A、Wnt3Aの暗灰色の棒)。これらの結果から、Fz8及びリポソーム間でWnt3Aへの結合を競合したことが示され、このことは、Wnt3A上のFz8結合ドメインがリポソームによって閉塞されること、及びWnt3Aはその親和性に基づき分離することを示している。
この仮説をさらに試験するため、まずFz8をWnt3AとインキュベートしてFz8-Wnt3A相互作用を促進させた。4℃で12時間のインキュベーションの後、リポソームを加えて試料をさらに23℃で6時間インキュベートした。これらの試料を超遠心分離にかけてリポソーム会合タンパク質と非会合タンパク質とを分離した。図11Aで認められるように、ウェスタンブロット法により99%超のFz8タンパク質が上清に存在することが示された(図11B、淡灰色の棒)。しかし、これらのインキュベーション条件におけるWnt3A分布に変化があり、93%のWnt3Aが上清に存在し、わずか7%のWnt3Aがリポソームのペレットと会合していた。これらの結果から、Fz8及びリポソームはWnt3A上の同一ドメインへの結合を競合することが示された。
次に、Wnt3A、リポソーム及びFz8を室温で6時間インキュベートした。Wnt3Aとリポソームとを室温で6時間インキュベーションした後、Wnt活性は約90%であり、Wntタンパク質はリポソームのペレットと会合していた(PMID:24400074)。これらのインキュベーション条件下では、約92%のFz8が上清に存在し(図11C、淡灰色の棒)、8%のFz8はペレットに存在していた(図11C、暗灰色の棒)。Wnt3Aは約62%がペレットに存在し(図11C、暗灰色の棒)、Wnt3A及びリポソームのみを共にインキュベートした場合の約90%と対照的であった(PMID:24400074)。約38%のWnt3AがFz8を含む上清画分に存在していたが、12時間インキュベートした場合は70%のWnt3Aが上清に認められた(図12C、Wnt3Aの淡灰色の棒)。Wnt3Aは、リポソーム中に分別されるか、またはFz8と共に上清に存在した。
実施例8
Wnt3A上のLrp6結合部位はリポソームによる閉塞がない
L-Wnt3AをLrp6と室温で6時間とインキュベートした。試料を超遠心分離にかけてペレット状のリポソーム会合画分からリポソーム非会合タンパク質である上清を除去した。約62%のLrp6がリポソームと会合しペレットに認められた(図13A)。約38%は上清に認められた(図13A)。L-Wnt3Aは約100%がペレットに認められた(図13A)。Lrp6の大半はWnt3A及びリポソームと共にペレットに見られ、このことは、Lrp6が、リポソームによる閉塞がない部位に結合することを示唆している。次に、Wnt3AをLrp6と4℃で12時間プレインキュベートし、Lrp6-Wnt3Aの相互作用を促進させた。このタンパク質複合体をリポソームと共にさらに6時間室温でインキュベートし、その後、超遠心分離にかけ、リポソーム会合画分と非会合画分とを分離した。96%超のLrp6が上清に存在し(図13B)、わずかに約3.8%のLrp6がリポソームのペレットと会合して存在していた(図13B)。これらのインキュベーション条件下では、約34%のWnt3AはLrp6に富む上清画分に存在していた(図13B)。図13Aで観察された100%とは対照的に、約66%のWnt3Aがリポソームのペレットに存在していた(図13B)。
Wnt3Aは、リポソーム及びLrp6に対する自身の親和性に応じて分離するという仮説を立てた。このことを試験するため、Wnt3A、Lrp6及びリポソームを合わせて23℃で6時間インキュベートした。上清及びペレットのウェスタンブロット法により、約90%のLrp6は上清に存在し(図13C)、約11%はリポソームのペレットに存在する(図13C)ことが示された。約20%のWnt3Aは上清に存在していた(図13C)。これらの条件では、図13Bでの条件と比べてより多くのWnt3A(61.5%に対し70.8%)がリポソームのペレットと会合し(図13C)、このことは、Wnt3AはLRP6に対する結合親和性がリポソームに対する結合親和性よりも低いことを示している。Fz8のインキュベーションを行った実験結果(図11C、図12C)とは対照的に、長時間(12時間)インキュベートしてもLrp6及びWnt3Aの分布に対する影響はなかった(図14C)。これらの実験から、Lrp6は溶媒に曝露されている領域にあるWnt3A部位に結合すること、及びWnt3AはLRP6に対する結合親和性がリポソームに対する結合親和性よりも低いことが実証された。
実施例9
以下の表は、本出願に開示されるFrizzled-8及びFrizzled-8融合タンパク質の配列を示す。
Figure 0007150604000002
Figure 0007150604000003
上述の記載において本発明は特定の実施形態と関連して例示されているが、本発明はそのように限定されるものではない。事実、本明細書に示され記載されている変更に加え、本発明のさまざまな変更が上述の記載により当業者に明らかとなり、それらの変更は添付のクレームの範囲内に含まれる。
相互参照
本願は、2016年1月28日に出願された米国仮特許出願第62/288,365号に対する利益を主張するものであり、その出願は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (18)

  1. リポソームWnt3Aポリペプチドを作製する方法であって、
    a)単離されたWnt3Aポリペプチドを、Frizzled-8タンパク質を含む複数のシャペロンと共にインキュベートして単離されたWnt3Aポリペプチド-シャペロン複合体を作製すること、
    b)前記単離されたWnt3Aポリペプチド-シャペロン複合体と単離された非複合体化Wnt3Aポリペプチドとを分離すること、
    c)前記単離されたWnt3Aポリペプチド-シャペロン複合体からWnt3Aポリペプチドを溶出すること、及び
    d)前記Wnt3Aポリペプチドをリポソーム水溶液と接触させて前記リポソームWnt3Aポリペプチドを作製すること
    を含む、方法。
  2. 前記複数のシャペロンの各シャペロンは、Frizzled-8融合タンパク質を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記Frizzled-8融合タンパク質は、Frizzled-8のシステインリッチ領域(CRD)を含む切断型Frizzled-8タンパク質からなる、請求項2に記載の方法。
  4. 前記切断型Frizzled-8タンパク質は、配列番号4のアミノ酸残基25からアミノ酸残基172に及ぶ領域を含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記Frizzled-8融合タンパク質は、IgG Fc部分を含む、請求項2に記載の方法。
  6. 前記Frizzled-8融合タンパク質は、配列番号5に対する少なくとも90%の配列同一性を含む、請求項2に記載の方法。
  7. 前記単離されたWnt3Aポリペプチド及び前記複数のシャペロンを少なくとも10分間インキュベートする、請求項1に記載の方法。
  8. ステップa)で提供される前記Frizzled-8融合タンパク質はビーズに間接的に固定化され、前記Frizzled-8融合タンパク質はFc部分を認識するポリペプチドに結合している、請求項2に記載の方法。
  9. 前記ポリペプチドはタンパク質Aである、請求項8に記載の方法。
  10. 前記単離されたWnt3Aポリペプチド及び前記複数のシャペロンを、単離されたWnt3Aポリペプチド:シャペロン比を1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:4、または1:5にしてインキュベートする、請求項1に記載の方法。
  11. ステップb)での分離は、緩衝液を用いて単離されたWnt3Aポリペプチド-シャペロン複合体を溶出させることを含む、請求項1に記載の方法。
  12. 前記単離されたWnt3AポリペプチドはWnt3A培養系から得られ、前記Wnt3A培養系は、Wnt3Aポリペプチドをコードする発現ベクターをトランスフェクトしており、前記Wnt3A培養系の培地中にWnt3Aポリペプチドを分泌する遺伝子操作された細胞株を含む、請求項1に記載の方法。
  13. 前記遺伝子操作された細胞株は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株、ヒト胎児由来腎臓(HEK)細胞株、またはベビーハムスター腎臓(BHK)細胞株である、請求項12に記載の方法。
  14. リポソームWntポリペプチドを作製するために使用される組成物であって、
    単離されたWntポリペプチドと、Frizzled融合タンパク質と、リポソームとを含む、組成物。
  15. 前記Frizzled融合タンパク質は、IgG Fc部分を含む、請求項14に記載の組成物。
  16. 前記Frizzled融合タンパク質は、Frizzled-8融合タンパク質である、請求項14に記載の組成物。
  17. 前記Frizzled-8融合タンパク質は、Frizzled-8のシステインリッチ領域(CRD)を含む切断型Frizzled-8タンパク質からなる、請求項16に記載の組成物。
  18. 前記単離されたWntポリペプチドは、単離されたWnt3Aポリペプチドである、請求項14に記載の組成物。
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