JPH02504468A - 繊維芽細胞成長因子のアナログ - Google Patents
繊維芽細胞成長因子のアナログInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
繊維芽細胞成長因子のアナログ
本発明は塩基性繊維芽細胞成長因子のアナログに関する。特に、本発明はE、c
oli(大腸菌)宿主菌株で組換えた塩基性繊維芽細胞成長因子(“r−bFG
F” )のアナログ及び前記因子をコードするポリヌクレオチドに関する。下記
の略語を使用する二繊維芽細胞成長因子=FGF 、酸性FGF=aFGF ;
天然に存在する又は天然のFGF=n−FGF;ヒトFGF=h−FGF。
ウシFGF=b−FGF、ヒト塩基性FGF=h−bFGF、ウシ塩基性FGF
−b−bFGF、組換え塩基性FGF=r−bFGF;組換えヒト塩基性FGF
=+h−bFGF H組換えウシ塩基性FGF=+b−bFGF。
従来の技術
繊維芽細胞成長因子(F G F)については、Gospod*rovicxが
N1ja+e、 249.123(1974)にウシの脳または下垂体組織に
由来する繊維芽細胞及び内皮細胞の分裂促進作用を有する物質として記載したの
が最初である。後になって、脳から単離した主要なマイトジェンは下垂体から単
離したものと異なることが知見された。これら2つの因子は、同一ではないにせ
よ類似した生物学的活性を有しているが異なる等電点を有しているため、夫々酸
性FGF及び塩基性FGFと呼称された。その後、他の幾つかの内皮細胞マイト
ジェンが塩基性FGFと非常に類似しているか同一の多数の細胞及び腫瘍から単
離された。前記因子ニハ、例エバ、ヘパドーム由来成長因子[KIsgsbr+
uら、PNAS。
83、2448−2452(1986)及びLobbら、J、 Biol、 C
hew、、 23.6295−6299 (104)] 、軟骨肉腫由来成長因
子[Sb1mgら、5ciract 。
223、1296−1299+1984) ] 、β網膜由来成長因子[Bs1
rdら、Biochemislr7.24.7855−7NG(IJBS) ]
、軟骨由来成長因子[5w1liv*n及びKltgsbrun 、 1.
Biol、 Chet、 260. 2399−2403(1985) ]
、星状膠細胞由来成長因子2 [PtNm5nら、FEIISLe目、 、
189. 1112−108] 、眼由来成長因子[C611目!ら、Bio
−chimi<、 67、265−2698 (1985)コ、カチオン性視床
下部由来成長因子[K I * Hs b r u v 及び5hiB 、PN
AS、 82.805−809(1985) ]、クラス2及びβヘパリン結合
成長因子[Lobb及びFs目、Bio−eh!m1ur7 、 23. 62
65−6299(1984) ; Lobbら、Biochem、、 24
゜4969−4973(1985) ; Lobbら、BBRC,131,5
86−592(1985) HLobbら、J、 Biol、 Ch!In、、
261.1924−1928(19861]並びにマクロファージ由由来成
長子の成分[Bxirdら、BBIIC,126,358−364(1985)
]が包含される。上記した因子はすべてヘパリンと強く結合するbFGF特性
を有しており、すべて塩基性タンパク質である。aFGFに代表される類似のヘ
パリン結合因子群も発見された。これらの物質は低塩化ナトリウム濃度でヘパリ
ンから溶出し、酸性の等重点を有する。これらの因子のヘパリン結合特性により
精製が容易になり、場合によりアミノ酸配列分析のために十分なタンパク質が単
離され得た。ヘパリンの使用によりFGFの精製が容易となつたが、精製を大規
模に行なうときにヘパリンを使用することは望ましくない。何故ならば、コスト
高となり、産物がヘパリンにより汚染される可能性があり、ヘパリンに不可逆的
に結合するために収率が下がるからである。酸性及び塩基性FGFの由来は恐ら
く同一の先祖遺伝子であり、酸性及び塩基性FGFはアミノ酸配列の点で55%
相同であり且つ同一のイントロン/エキラン構造を有する。サザン法の実験によ
り、酸性及び塩基性FGFの場合はたった1つの遺伝子であり、異なる組織から
単離された物買間の差異は多分翻訳後処理によるものと示唆される。2つのクラ
スの生物学的活性の範囲は同一とみられるが、多くバイオアッセイ系ではbFG
Fの活性はaFGFに比べて約10倍高い。
塩基性FGFは、約16.500の分子量を有する一本鎖の非グリコジル化タン
パク質である。塩基性FGFは4つのシスティン残基を含むが、ジスルフィド結
合の数は不明である。bFGFに対して155個のアミノ酸を有する主要な翻訳
産物が提案されているが、下垂体組織中に存在するメジャーな形態は 145個
のアミノ酸を有する。N−末端で長さの異なる幾つかの分子量形態のものが異な
る組織から単離されたが、これらはすべて生物学的活性を有していると考えられ
る。塩基性FGFは強塩基性のタンパク質であり、その等電点は9,6である。
塩基性FGFはヘパリンと強く結合し、ヘパリンセファロースカラムから約1.
611N*a!テ溶出する。bFGF17)生物学的活性は熱(70℃)又は洗
剤により壊れる。ゲノムにおいては、この翻訳産物に対するコード配列が2つの
イントロンにより中断されており、第一はコドン60を分裂し、第二はコドン9
4と95を分離している。
全体のゲノムコード化領域の大きさは不明であるが、少なくとも34kbの長さ
を有している。bFGFに対する遺伝子は染色体4に位置している。
bFGFの配列についてのデータは最初、BohlenらがPNAS。
ill、 5364−5368 +1984)に発表した。彼らは、ウシの下垂
体組織から精製した物質のN末端の15個のアミノ酸を調べた。次いで、Esc
hらはPIIAS、 82.6507−6511(19115)にウシ下垂体由
来のbFGFの完全な配列を報告し、その中でa FGFのアミノ末端配列と比
較した。PCT特許出願No 86107595には、E、eoliでのb−b
F G Fの産生が開示されている。しかしながら、報告されて、いる産物の
収率は非常に低い。b−b F G Fの遺伝子のクローニングについては入b
+ttumらが最初5cizbce、 233. 545−548に報告し、
後になってh−b F G Fのヌクレオチド配列とゲノム体制を報告した[E
N[lO1oudest、 5.250−250(10G) ]。ウシとヒト
bFGFとは2つのアミノ酸の点で異なっていることは公知である。
最近になって高度に精製されたbFGF製剤がテストに利用されるようになった
が、多くのインビトロの研究では純度の異なる物質が利用されていた。これらの
研究で、bFGFが中胚葉器官の各種細胞に対して強力なマイトジェンであるこ
とが判明し、内皮細胞や繊維芽細胞に対して走化性であり得る。更に、天然に存
在するr−b F G F及び組織由来のr−b F G Fが家兎の角膜及び
鶏の漿尿膜アッセイにおいて血管新生を誘発させ、bFGFは創傷の治癒を促進
するのに有用であると認められる。
F*irt畠m1rrらは3. Inマ、 Derm、 、 87. 76−
80 (1986)に、ウシ網膜由来の物質がモルモットの水痘モデルにおいて
血管新生及び再上皮化を刺激し、且つ創傷の治癒を促進し得ることを報告した。
DsvidionらはJ、 Ce11. Biol、、 100. 12
19−1227(1985) に、ラットの創傷モデルにおいてウシ軟骨由来の
因子により創傷の回復が促進されると同時に肉芽組織の増加とコラーゲンの蓄積
が認められると報告した。BHlrockらはE!II、 Pijb、、 2
1. 46−53及びE!ll、 Pijb、 、 21.62−67 (19
g21 に、ウシの脳組織抽出物を使用するとラットの創傷治癒が促進されると
同時に肉芽組織の増加と血管新生が認められると報告した。
発明の要旨
本発明は、天然に存在するbFGFより安定であり且つ+−bFGFの精製を容
易にす6bFGFアナログに関する。システィン残基を含むアミノ酸配列を有す
るbFGFのアナログが提供され、前記システィンの少なくとも1つ、好ましく
は2つが異なるアミノ酸残基により置換されている。
本発明はbFGFアナログの好ましい産生方法に関する。前記方法は
1)DNAプラスミドベクターを用いてトランスフオーメーシ、ンさせたE、c
oli宿主細胞を適当な栄養条件下で生育させる。
前記したDNAプラスミドベクターは、bFGFの主要な構造フンホメーシジン
の一部若しくは全部とヒト塩基性繊維芽細胞成長因子の生物学的特性の1つ若し
くはそれ以上とを有しており、少なくとも1つのシスティン残基が異なるアミノ
酸の残基で置換されているbFGFアナログ(以下、−bFGFアナログと称す
る)のE、eoli宿主発現をコードするDNA配列、調節されたプロモータ配
列及び温度誘導性のコピー数コントロール遺伝子(ttmper*lu+e−i
n+1acible eopynlbe+ eonl+ol ge++e) s
を含む。2)前記ベクターでDNA配列を発現させた所望のbFGFアナログを
単離する。
3)所望のbFGFアナログを精製する。
本発明はまた、非ヘパリン含有クロマトグラフィーを用いるE、eoli由来の
+−b F G Fアナログの精製方法にも関する。
+h−bFGFアナログの一部若しくは全部をコードするDNA配列も提供され
る。前記した配列は好ましくは以下のものをフレアーゼ酵素による開裂部位を提
供する;及び/又は(3)すぐに発現するベクターの構築を容易にする先端、末
端又は中間のDNA配列を提供する。本発明の新規なりNA配列はbFGF本発
明のDNA配列は特に、(1)システィン残基をコードする少なくとも1つのコ
ドンが異なるアミノ酸残基をコードするコドンにより置換されている第2図のD
NA配列(以下“アナログ配列”と称する);(bl アナログ配列の1つ若し
くはその断片にハイブリダイズするDNA配列;及び(e3遺伝子コードの縮重
ではなく、アナログ配列の1つにハイブリダイズするDNA配列を含むと考えら
れる。(e)に特に包含されるものは、そのDNA配列が好ましい微生物宿主に
おいてメツセンジャーRNAの翻訳を容易にするコドンを含むbFGFアナログ
をコードする製造されたDNA配列である。前記の製造された(msnwlsc
jwrsd)配列は、A11onら(PCT出願公開WO83104053参照
)の方法に従って容易に構築され得る。
対立遺伝子変異体を含めた天然に存在するbFGFが持つ生物学的性質(例えば
免疫学的性質及びインビトロな生物学的活性)及び物理的性質(例えば分子量)
の1つまたはそれ以上を有する精製・単離されたbFGFアナログを記載する。
これら宿主細胞から発現させた本発明のbFGFアナログは、(第2図に示す如
く1位に)先端メチオニンアミノ酸残基を含み得る。
また、当業者に公知の如く、天然に存在するbFGFの生物学的活性を実質的に
保持しているならば末端の1つ若しくはそれ以上がDNA配列から欠失し、てい
てもよい。
E、coli由来のbFGFアナログを産生させるに必要な遺伝子情報を含む、
各種の複製可能なりローニングベヒクルと発現ベヒクルと形質転換されたE、e
oli培養物とも本発明に包含される。
部位特定的突然変異誘発を使用して、b−b F G Fの遺伝子を+h−bF
GFをコードする遺伝子に変換させてもよい。或いは、ウシ遺伝子及びヒト遺伝
子を部位特定的突然変異誘発により修飾して、少な(とも1つのシスティン残基
を変換させてもよい。
本発明の特徴及び利点は、現在のところ好ましいとされる本発明の具体例を例示
する以下の記載から当業者には明らかであろう。
図面の簡単な説明
第1図はbFGF遺伝子のアブセンブリ−とクローニングの概略説明図である。
第2図はr−1) F G Fのヌクレオチド及びアミノ酸配列を示す。
実線のかこみは、ウシ遺伝子を+h−bFGFをコードする遺伝子に変換させる
べく部位特異的突然変異誘発により生起させたヌクレオチド及びその結果生じた
アミノ酸の変化を示す。破線のかこみは、bFGF遺伝子を本発明のbFGFア
ナログをコードする遺伝子に変換させるための変化を示す。
第3図はMl)13T3細胞に対するr−b F G Fのマイトジェニックな
活性を示すグラフである。81137m細胞に対するrh −b F G F(
・) 、+b−bFGF (0)及び組換えヒト(su−70,88) b F
GF (x)のマイトジェニックな効果を示す。+−b F G Fの用量に対
して、該用量における3Hチミジン摂取量から求められるDNA合成の最大刺激
率をプロットした。
第4図は、精製+−b F G Fをナトリウムドデシルサルフェートポリアク
リルアミドゲル電気泳動(“5DS−PAGE”)にかけて得た銀染色ゲルの写
真である。
第5図はトリプシン消化させた活性+b−bFGF(上)及びS−カルボキシメ
チル化+b−bFGF(下)の高圧液体クロマトグラフィー(IIPLc)のプ
ロフィールである。矢印は、S−カルボキシメチル化により保持時間に顕著な差
を示したペプチドを示す。
第6図は、遠UV領域(左)及び近UV領域(左)におけるrb−’bFGの円
二色性スペクトルである。
第7図は、Nll1373細胞に対する5sr−26,70,8B、 93b
F G Fアナログのマイトジェニックな活性を示すグラフである。+−bFG
Fの用量に対して、該用量における 3Hチミジン摂取量か、ら求められるDN
A合成の最大刺激率をプロットした。
第8図は、実施例16の家兎耳を用いたインビボ実験における損傷化及び観察方
法を示す。
詳細な説明
本発明により提供される新規なりFGFアナログは、天然のbFGFに存在する
システィンの少なくとも1つ、好ましくは2つが別のアミノ酸残基により置換さ
れていることを特徴とする。これらのアナログは天然のbFGFに比べて驚くほ
ど高い安定性を示すことが判明している。本発明のより安定なりFGFアナログ
は創傷の治療及び手術の際のbFGFの効果を高めるものと予期される。
本発明では、bFGFアナログを特定の微生物宿主(例えば培養した哺乳動物細
胞、細菌及び酵母)において直接合成し得る製造された若しくは合成された遺伝
子も提供される。
更に、本発明には、本発明のbFGFアナログの有効量と適当な希釈剤、アジュ
バント及び/又はキャリアを含む薬剤組成物も包含され、前記薬剤組成物は表面
創傷の治療、骨の治療、血管発生(血管の形成、特に深い創傷の治療に重要であ
る)、神経の再生並びに臓器の発生及び再生等を含めた皮膚科及び外科の領域に
おいて有用である。
本明細書中、用語“組織由来の塩基性繊維芽細胞成長因子”は、腫瘍、培養され
ている真核細胞、正常組織等に由来する塩基性繊維芽細胞成長因子を指す。
本明細書中、用語“製造された(msnul婁clured)’はDNA配列又
は遺伝子に適用するときには、ヌクレオチド塩基のアッセンブリーより全体的に
化学合成した生成物、又はこうして化学合成した生成物を生物学的に複製したも
のを指す。この用語から、元来生物学的起源の出発物質を用いるゲノムクローニ
ング技法のcDNA法により合成された生成物は除外される。
本明細書中、用語“合成された(syalls+1zsd) ”は既に製造され
た遺伝子の部位特異的突然変異誘発及び他の変更を指す。
本明細書中、用語°遊離スルフヒドリルとして存在するシスティン°はジスルフ
ィド結合に関与しないシスティン残基を指す。
E、coli由来の組換えbFGFを、以下の一般的手順に従って産生じた。
E+ebら、PNAS、 82.6507−6511(1985)に記載されて
いるb−bFGFのアミノ酸配列を、E、coliで発現させるためのbFGF
遺伝子の製造原料として使用した。この製造された遺伝子のヌクレオチド配列は
クローニングの目的で使用される有利な制限部位とE、eoliによりしばしば
使用されるコドンを含む。製造された遺伝子の例を表1に示す。表1はb−b
F G Fの製造された遺伝子を表し、表■はh−b F G Fの合成された
遺伝子を表す。
表 1
ウシの塩基性繊維芽細胞成長因子/製造された遺伝子表 ■
ヒトの塩基性繊維芽細胞成長因子/合成遺伝子b−b F G Fの製造された
遺伝子のヌクレオチド配列及びそれから誘導されたアミノ酸配列を第2図に示す
。実線のかこみは、製造されたウシ遺伝子をh−b F G Fをコードする合
成遺伝子に変換させるべく部位特異的突然変異誘発により生じたヌクレオチド変
化及びアミノ酸変化を示す。破線のかこみは、合成h−bFGF遺伝子を1つ若
しくはそれ以上のシスティン残基がセリン残基により置換されているアナログ配
列に変換させるべく行なわれたその後の変化を示す。部位特異的突然変異誘発が
他のb−b F G Fアナログを生成するために使用され得ると認められる。
換言すると、他のアミノ酸を用いてシスティン残基を置換してもよい。一般にシ
スティン残基を置換するために選択されるアミノ酸は、類似の構造を保持するが
ダイマーを形成しないアナログを形成する能力に基づく。前記したアミノ酸とし
ては、セリン、アラニン、アスパラギン酸及びアスパラギンが挙げられる。シス
ティンと置換され得る他のアミノ酸は当業者に自明であろう。
b−b F G F遺伝子の2本鎖に相当するオリゴヌクレオチドを重複した領
域で製造し、ハイブリダイゼーシタン後連結して2つの大領域に集合させた。次
いで、ヌクレオチド配列分析のために、2つの大領域を適当なファージベクター
(即ちM13ip1B )にクローンさせた。前記のファージベクターを確認す
ることは当業者にとうて容5である。正確な配列を確認したら両方の領域を制限
エンドヌクレアーゼ消化により切り出し、ゲル単離し、適当な発現ベクターに連
結させた。発現ベクターに対してコードさせたbFGF遺伝子の発現は、調節さ
れたプロモータ配列及び発現ベクター上に位置する温度誘導性のコピー数コント
ロール遺伝子により調節される。本明細書中、用語“調節されたプロモータ(r
BIllxled p+omolert)”はPtプロモータ(例えばλフアー
ジ由来のプロモータ)及び短縮されたPtプロモータを指す。前記の調節された
プロモータ及び温度誘導性のコピー数コントロール遺伝子を含む発現ベクターは
、ヨーロッパ特許出願k H6,490に記載されている。適当なE、eoli
宿主菌株中でbFGF含有発現ベクターを発育させるとrb −b F G F
が生じた。rb −b F G F含有細胞を溶菌させ、低速遠心分離にかける
と、約30〜70%のrb−bFGFが上清画分中に可溶性の形態で認められた
。非ヘパリン含有クロマトグラフィー、即ちアフィニティークロマトグラフィー
により精製すると、ポリアクリルアミドゲル電気泳動により少なくとも95%の
純度であると推定され且つ実質的にエンドトキシンもDNA汚染物も含まないポ
リペプチド産物が得られた。
部位特異的突然変異誘発を使用して、ウシ遺伝子をヒトbFGFをコードする遺
伝子に変換させた。rb−bFGFのときに使用したと同じ精製方法を用いて、
rb−bFGFを精製した。
E、coli由来のrb −b F G F 、 th −b F G F及び
本発明のbFGFアナログのマイトジェニックな活性を、細胞細胞分裂中DNA
合成の増加に伴って生ずるマウス3T3細胞による放射性標識チミジンの摂取量
増加に基くインビトロなマイトジェニックなアッセイ法を用いて測定した。
オリゴヌクレオチドの部位特異的突然変異誘発を用いて、システィン残基の一部
若しくは全部をコードする配列が別のアミノ酸残基をコードするように+h−b
FGF遺伝子を修飾した。
本発明のbFGFアナログは驚くことに、bFGF活性を損うことなくbFGF
分子に非常に高い安定性を付与することが判明した。
以下の実施例により、本発明の実施態様を例示する。本実施例中で使用した用語
“OD”は6Ghmにおける光学密度単位を指す。
実施例1
exp+5ssioc prslsrsmcs codons)を含むb−bF
GFをコードする作製遺伝子(mtnutzclure+l Hme)の調製に
関する。b−bFGF生成物をコードする作製遺伝子の調製に用いるプロトコル
は、参考として本明細書に付加するPCT公報No、WO33/ 04053に
A11enらが一般的記述として開示している。この遺伝子は多重デュプレック
ス(111目pie dwpl<xes)オリゴヌクレオチド成分の初期アッセ
ンブリーとしてデザインされ、次いで二つの分離したセクシタンヘアッセンブル
するこれらのセクションは速かに増殖(*mpli!ic[ioゎ)するように
デザインされまた、増殖系から除去されたとき、適切な発現ベクターにおいて逐
次的にあるいは多段フラグメント連結反応(Iil*1ion)によ表■に示し
たセクションIのアッセンブリーに必要な16個のオリゴマーの各々を20Dp
mづつエツベンドルフチューブに計り取り、急速真空ポンプにより乾燥した。
32gのIOX連結反応バッファー溶液(5GM )(EPES。
pH7,6)、 0.7jdlのlh Mアデノシン三リン酸(ATP)、1w
lの3X107力ウント/分/成の放射性標識化(+*diolibelltd
) A T P及び266成の水を含む320w1のキナーゼミックスを調製し
た。試剤はlO単位/p1の濃度のキナーゼ酵素20dを含むキナーゼ(ベーリ
ンガーマンハイム、インゲルハイム、西独)のチューブ中で一緒にした。このキ
ナーゼミックスを、それぞれオリゴヌクレオチド2〜15を含む各々のチューブ
2〜15に分配した。オリゴヌクレオチド1及び16を含むチューブには連結反
応バッファーのみを入れた。2〜15を含むチューブは37℃で45分間培養し
た。この時間が終了したとき、各々のチューブからの1/41Iiのアリコート
をDE81ペーパークロマト用ストリストリップトマン、メイドストーン、英国
)上にスポットし、135Mギ酸アンモニウムで溶離し、液体シンチレーシラン
カウンターで分析した。液体シンチレーシラン分析において、カウント数の1/
2以上がオリジン(origin)にあることが判った。
表 ■
1) 5’ CTAGAAGGAGGAATAACA丁ATG
CCAGCTCT 3’2) 5’ GCCAGAAGA
TGGTGGA丁CCGGTGCTT丁CCC3’3) 5’ GCCAG
GTCATTTCAAAGATCCGAAACGTC丁G 3’4) 5’
TACTGCAAAAACGGTGGTTTTTTCCTGCGTA 35)
5’ TCCATCCGGATGGTCGTGTTGATGGTGTA
C3’6) 5’ GTGAGAAATCTGA丁CCGCAT
ATCAAACTGCA 3’7) 5’ GCTGCAAGCTG
AAGAGCGTGGTGTAGTTT 3’8) 5’
CTAT丁AAAGGTG丁ATGTGCTAACCGGTACCTG 39
) 5’ CTGGCAGAGCTGGCATATGTTATT
CCTCCT丁 3’1G) 5’ TGGCGGGAAAGCACC
GGATCCACCATCTT 3’11) 5’ AG丁
ACAGACG丁TTCGGATCTTTGAAATGACC3’12)
5’ ATGGATACGCAGGAAAAAACCACCGT丁T
TTGC313) 5’ TCACGTACACCATCAAC
ACGACCATCCGG 3’14) 5’ CAG
CTGCAGT丁TGATITGCGGATCAGA丁T丁C3’Is)
5’ ATAGAAACTACACCACGCTCTTCAGCT
TG 3’16) S’ AATTCAGGTACC
GGTTAGCACATACACCTT丁A 3’を含む各々のチューブに加
え、チューブは37℃でさらに45分間培養した。この期間の終りに、すべての
チューブを10分間員沸したのち、遠心処理し、組合せてデュプレックスとした
。このことは、チューブ9をチューブ1に(デュプレックス1番)、チューブ1
0をチューブ2に(デュプレックス2番)、チューブ11をチューブ3に(デュ
プレックス3番)、チューブ12をチューブ4に(デュプレックス4番)、チュ
ーブ13をチューブ5に(デュプレックス5番)、チューブ14をチューブ6に
(デュプレックス6番)、チューブ15をチューブ7に(デュプレックス7番)
、チューブ16をチューブ8に(デュプレックス8番)各々の内容物を加えるこ
とにより行なった。これらの8つのオリゴヌクレオチド混合物はその後、煮沸し
、ゆっくり室温まで冷却してデュプレックスを形成させた。デュプレックス1番
と2番を結合(テトラマー1 + 2 ) 、デュプレックス3番と4番を結合
(テトラマー3+4)、デュプレックス5番と6番を結合(テトラマー5+6)
%そして最後にデュプレックス7番と8番を結合(テトラマー7+8)というよ
うに、デュプレックスをさらに結合した。これらのテトラマーを含む各々のチュ
ーブに、105MのATP2mとベーリンガーマンハイムからのT4DNAリガ
ーゼ2誠を加えた。これらの連結反応混合物を31℃で10分間、次いで室温で
1時間培養した。この時点で、テトラマー混合物を再びプールし、テトラマー1
+2とテトラマー3+4が互いに結合し、テトラマー5+6とテトラマー7+8
が互いに結合するようにした。得られた2つの連結反応ミックス々に、10+e
MのATPとT4 DNAリガーゼ2成をさらに加えた。混合物を37℃で10
分間、次いで室温で1時間培養した。最後に、すべての連結反応混合物を互いに
プールした。すなわち、両方のチューブの内容物を一緒にし、8成のリガーゼを
その混合物に加えたのち、混合物を37”Cで10分間、次いで4℃で一晩培養
した。−晩の連結反応のあと、7Mの尿素で作製した8%ポリアクリルアミドゲ
ル上で、アリコート10成を分析した。一つのバンドが242塩基対のHpl■
マーカーに隣接して識別でき、これにより連結反応が完了したことが示される。
やはり7Mの尿素を含む8%ポリアクリルアミドゲルを作製した。連結反応ミッ
クスをエタノールで沈澱させ、乾燥したのち80%ホルムアミド804に加えた
。この連結反応ミックスの半分を次にHp*II切断P B R322マーカー
を含むレーンに隣接してプレパラティブゲル上にロードした。このゲルをキシレ
ンシアツール染料マーカーがゲルの底部に達するまで運転したのち、ゲルを電気
泳動装置から取りはずしてコグツクX−線フイルムの隣のフィルムカセット中に
置いた。フィルムを現像してバンドが目に見えるようにし、隣接レーン上のHp
lll 242マーカーのすぐ上のゲル切片を切り取った。この244塩基対の
バンドを含む切片は、フィブロブラスト成長因子の完全連結セクシ1ンIとして
考えられる。このゲル切片をシリンジによりエツベンドルフチニーブへ押出し、
マクサムギルバートゲル溶離液で覆い、37℃で一晩培養した。チューブの内容
物を次いでシリンジの胴部に設けたガラスフィルターを通して濾過し、上清をn
−ブタノールで3回抽出したのち、エタノールで析出させた。乾燥ペレットを次
いで10■Mのトリス−HCJ及び1mMのエチレンジアミン四酢酸(EDTA
)の溶液200誠に加え、遠心操作でチューブの底に沈むポリアクリルアミドの
残渣を除去したのち、エタノールで再沈した。エタノール析出試料は、1分間に
約37. ONカウントのものであり、これは、この連結反応に要したオリゴマ
ーに対応する放射能に基づいて、約1.5pmのデュプレックスに相当するもの
であった。これら 1.5p−のものは次に、 3X1G7力ウント/分の放射
性標識化ATPを含む20IIRの連結反応バッファーに溶解した。アリコート
を174g取って、DE81ストリップ上にスポットした。その後、1成のキナ
ーゼを加え、チューブを37℃で45分間培養した。この時点で、1/4Iil
をチューブから取り、DE81ストリップ上にスポットした。両方のストリップ
を次いで0.35Mのギ酸アンモニウムで溶離したのち、各セクシ叢ンに切断し
、液体シンチレーシッンカウンター上でカウントした。前後のストリップからカ
ウントはオリジンに結びつけられており、従ってキナーゼの反応は11 (7)
10℃mA T Pを加え、37℃で30分間培養することにより完了に達する
ことが明らかであった。その後、キナーゼ反応混合物を5分間員沸し、室温まで
ゆっくり冷却した。
表 ■
FGFオリゴマー、セクション■
17) S’ ^A丁TCGGTACCTGGCTATGAAAGAAG
ACGGTCG丁CTGCTGG 3’18) 5’ CTTC
TAAGTGTGTTACTGACGAATGTTTCTTTTTCGAACG
3’19) 5’ TC丁GG^^TCTAACAACTA
CAACACTTACAGATCTCG丁^^A 3’20)
5’ TACTCT丁CCTGG丁ATGTAGCTCTGAAACGTAC
TGG丁CAG丁 3′211 5’ ACA^^CTGGGTC
CG^^GACTGGTCCGGGTCAG^^^GCTATCC3’22)
5’ 丁GTTTCTGCCGATGTCTGCTA^^TCTTAAT
AGCTCGAG^ 3′23) 5’ GAAGCCAGC
AGACGACCG丁CTTCT丁TCATAGCCAGGTACCG
3’24) 5’ CAGACGTTCGAAAAAGAAACATT
CGTCAGTAACACACTT^ 3′25)5’A丁GATTTA
CGAGA丁CTGTAAGTGTTGTAGTTGTTAGATTC3’26
) 5’ 丁子GTACTGACCAGTACGTT丁CAGAGCTA
CATACCAGGAAG 3’2フ) 5’ AAACAG
GATAGC丁TTCTGACCCGGACCAGTC丁丁CGGACCCAG
丁 3′28) 5’ AGCTTCTCGAGCTATTAAGAT
TTAGCAGACATCGGCAG 3’ブイプロブラスト成長
因子のセクション■のアッセンブリーフィブロブラスト成長因子セクション■は
同様の方法でアセンブリされた。表■に示した12のオリゴヌクレオチドの各々
20Qpmをエッペンドルフチューブに測り取り、急速減圧して乾燥した。乾燥
を80%エタノールuOwiを加えて繰り返した。24屑の10×連結反応バッ
ファー、2μsの放射性標識化ATP(1,5×107カウント/分/1IIl
)、0.54の10慾M ATP、20度のキナーゼ及び193jieの水を
含み、全量240ρのキナーゼミックスを調製した。この混合物20扉を、キナ
ーゼ反応に供するオリゴヌクレオチド18〜27をそれぞれ含む各々のチューブ
に加えた。
オリゴヌクレオチド17及び2Bを含むチューブには連結反応バッファーのみを
加えた。これらのチューブを次いで37℃で45分間培養し、その後1/4成の
アリコートを各々のチューブから取り、DE81ストリップ上にスポットした。
DE81ストリップを0.35Mギ酸アンモニウムで溶離したのち、液体シンチ
レーシ翳ンカウンターによりオリジンにおけるカウント数を計測した。
この分析から、キナーゼ反応が進行していることが明らかとなった。この時点で
、IIIIlの 10mM A T Pを各々のチューブに加え、チューブを
37℃で45分間さらに培養した。チューブを5分間煮沸したのち、遠心分離し
デュプレックスを形成するように、−緒にした。つまりオリゴヌクレオチド23
番と17番(デュプレックス17番)、24番と18番(デュプレックス18番
)、25番と19番(デュプレックス19番)、26番と20番(デュプレック
ス20番)、27番と21番(デュプレックス21番)、及び28番と22番(
デュプレックス22番)を各々−緒にした。これらのデュプレックス混合物を次
いで煮沸し、1時間かけて室温までゆっくり冷却した。その後デュプレックスを
組合せてテトラマーを形成させた。デュプレックス17+ 18を組合せてテト
ラマー17を、デュプレックス+9+20を組合せてテトラマー19を、またデ
ュプレックス21+ 22を組合せてテトラマー21を各々形成させた。これら
を37℃で10分間アニールした。各々のテトラマー混合物に、2IIIlの
10蔵M ATPと 2AIIlのT4 DNAリガーゼを加えた。
3つの連結反応物を4℃で一晩培養した。この時点で、テトラマーを含む3つの
チューブの各々から41Jiのアリコートを取り、7Mのウレアで作製した10
%ポリアクリルアミドゲル上で泳動させた。ゲルのオートラジオグラフィーから
、連結反応が進行していることが判ったテトラマー17と19をプールし、4屑
のIQmM A T Pと共に4成のりガーゼを加えた。8ピースの連結反応
物を次いで37℃で15分間培養したのち、連結反応混合物に最後のテトラマー
を加える前に4℃で6時間培養した。この時点で、テトラマー21をオクタマー
状の連結反応混合物に加え、連結反応物の全体を37℃で15分間培養した。5
pflのりガーゼと5IiRの1hM A T Pとを加え、得られた混合物
37℃で15分間培養した。 5111のリガーゼと 5誠の IhM A
T Pとを加え、得られた混合物を37℃で15分間培養した。5Jのりガーゼ
と 5屑の105M A T Pを再度連結反応混合物に加えたのち、連結反
応物全体を4℃で一晩培養した。7Mの尿素で作製した8%ポリアクリルアミド
ゲル上で、全連結反応物を調べた所、予期したとおり 242塩基対のところに
明らかなバンドが認められた。
連結反応ミックスをフェノールで抽出し、プレパラティブゲル上にロードする前
にエタノールで析出させた。連結反応ミックスの1/2を8%7M尿素ゲル上に
ロードし、242塩基対の生成物をオートラジオグラフィーにより可視化して、
切り取り、bF G FのセクションIについて記述したと同様に精製した。
b−bFGF遺伝子は実施例1で述べたように2つのセクションで合成した。各
々のセクションを、発現ベクターであるpCF M 1156にアッセンブリす
る前に、シーケンス確認のためにM 13mplBにクローニングした。セクシ
ョンlのクローニング用の調製において、M 13mplBは3倍過剰量の制限
酵素EcoRIとXbI工で2時間ダイジェストした。反応を当量のフェノール
で抽出することにより停止させ、次いでクロロホルムで抽出後、2.5倍容のエ
タノールで析出させた。DNAベレットをエタノールで洗浄し、減圧下で乾燥後
、1hMのトリス、0,1鵬MのEDTAに pH1,4で溶解した。上記のよ
うに調製したM HmpHlmpH−0,06pmaltを合成FGFセクショ
ンI(1,3psolz と共、に 5[1mMのトリス(pH7,4)、 1
0JiMのMgC1s 10mMのジチオトレイトール(DTT) 、1℃M
のスペルミジン、laMのA T P 、 1004/ mlのウシ血清アル
ブミン(BSA)及び1単位のT4リガーゼ中で14℃にて4時間培養すること
により連結反応を行なうた。互、■liJM109ホスト細胞を、指数関数的に
成長する培養物から細胞を遠心分離し、氷冷した501MのCa Cj 2に1
.20D/mlの濃度で20分間懸濁したのち、再遠心分離し、細胞を再度同じ
溶液に120D/mlの濃度で懸濁することにより、旦、■liJMI09ホス
ト細胞を賦活化した(wide comprltt+)。連結反応混合物のアリ
コート(0,1〜10ui)を賦活化したホスト細胞のアリコート 200AI
Ilに加え、氷上で40分間放置した。
各々のチューブの内容物を次いで2004の新鮮な旦、■ユJM109.3ml
の100mMのイソプロピル−β−D−チオ−ガラクトピラノシド(IPTG)
leuiを含む溶融0.7%ルリアアガ−(L wri* Bsr)及び50/
Jjの2965−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラ
ノシド(X−G*l) に加えた。この混合物をルリアプレート上に置き、37
℃で一晩培養した。得られた4つの透明なプラークをプレートからつまみ上げ、
ホスト株としてJM109を用いて10m1の培地中で生育した。
−木調ファージDNAをこれらの培養物から調整し、M13ユニバーサルブライ
マーを用いてジデオキシ法によりシーケンスした。4つのDNAのもののうち1
つは目的のシーケンスを有しており、rb−bFGF遺伝子のアッセンブリーの
ために発現ベクターにセーブした。
作製b −b FGF遺伝子のセクシ1ン■をセクションlについてと同じ方法
を用いてシーケンシングのためにM 13mplBにクローニングした。この場
合、MHmp1gベクターはセクションnの粘着性末端を調節するために、Ec
oRIとHind m (3倍過剰量)でダイジェストした。連結反応のために
、0.025pmoleのM 13mp18ベクターを0.075pmoleの
リン酸化合成FGFセクシ3ン■と混合し、前と同様に14℃で4時間培養した
。同じCa C12法を用いた形質転換によりセクシーンエと同様の透明なプラ
ークが得られたが、コントロールプレート上に透明プラークの高いバックグラン
ドが存在したため、ハイブリダイゼーシ■ンによってさらにセレクシッンを行な
った。いくつかのプラークをJM109ホストを用いて前記と同様に生育し、フ
ァージDNAを含む上清をニトロセルロースフィルター上にドツト状にのせた。
セクシ豐ンnの合成において使用したオリゴヌクレオチド18と24をポリヌク
レオチドキナーゼを用いて32P−ATPで放射性標識化し、これらのフィルタ
ーを精査するのに用いた。2つのポジティブスクリーニングクローンを選択し、
前と同様にシーケンスした。これらのクローンの1つが所期のシーケンスを有し
ており、pcFM1156への遺伝子のアセンブリーに使用した。
実施例3
発現ベクターpc F M 1156中でのrb−bFGFのアッセンブリー
セクシ1ン1とnMHクローンに対する二重鎖複製型DNAを調製した。7M1
09ホスト中の各々のファージの500 a+1培養物を生育し、細胞を遠心分
離により採取した。細胞を次いで15%スクロース、O,05M )リス、0.
05MEDTA及び1■/mlのりゾチーム中に再懸濁し、氷上で25分間培養
した。リボヌクレアーゼを0.1■/mlに加え、さらに10分間氷上で培養を
続けた。
等量の 0.1%トリトンX −100,505M )リス及び50mMEDT
Aを加えて、氷上での培養をさらに10分間続けた。これらの培養物を次いで3
9000Gで60分間遠心処理し、透明な上清をセーブした。臭化エチジウムを
1■/mlに加え、塩化セシウムを加えて密度を1.55 g / mlとした
。この溶液を平衡に到達させるために、VTi−5Qcy−ター中、45000
rp−で18時間遠心処理した。各々のチューブからのスーパーコイルDNAバ
ンドをUV光で可視化して、シリンジで採集した。ブタノールで抽出して臭化エ
チジウムをすばやく除去し、lhM)リスとQ、 liME D T A !、
:対して徹底透析(exenIiwt dillHis)を行ってCsC1を除
去した。このようにして調製したDNAストックを以後のクローニングにおいて
使用した。
このDNAを発現するには多くのベクターを使用し得るが、規制されたプロモー
ターと温度で誘導しうるコピー数のコントロール遺伝子を有する発現ベクターが
、最高の生成物収率を与える点で好ましい。この実施例で用いた発現プラスミド
pCFM 1156はプラスミドpCFM836から容易に構築しうる。この構
築に関しては欧州特許出願第136.490号に記載されている。
端化した。次に、表Vに示すように置換ポリリンカーに連結する前に、ベクター
をCI暑IとS IcIIでダイジェストして存在するポリリンカーを除去した
。この置換ポリリンカーは上記のA flefiらの方法に従って構築し得る。
発現pCF M 1156ブラスミド中での発現のコントロールは縮小ランブダ
(1*mbds) P Lプロモーターによる。このプロモーター自体はc18
57リブレツサー遺伝子のコントロール下にある(旦、■旦ストレインKI2△
Hlrpにおいてもたらされるのと同様)。
発現ベクターpCF M 1156は、EGFセクションI及び■との連結反応
のための調製において、(2倍過剰量の)Xb畠1及びHiell[[でダイジ
ェストされる。上記のように調製されたセフシロンl及び■のDNAストックは
(2倍過剰量の)Xb*1とKpnI (セフシランり又はKpゎlとHind
■(セフシラン■)のいずれかによりダイジェストされる。すべての3つのダイ
ジェストを50mMのトリス−アセテート中で作製した1、2%低溶融アガロー
スゲル上にロードし、6oボルトで3時間電気泳動した。ゲルを1〜/mlの臭
化エチジウム溶液で染色し、Uv先光下可視化した。直線化したベクターバンド
並びにFGFセクションエ及び■のバンドをメスでゲルから切り取り、別々のチ
ューブに入れ、70℃で15分間溶融した。直線化したベクターを含む溶融ゲル
5μを、セフシランIおよび■を含む溶融ゲルの各々10屑に加え、混合物を3
7℃で平衡化した。溶融ゲルを2m MのATPを含む等量の氷冷2Xリガーゼ
バツフア及び05単位のT4リガーゼとすばやく混合し、14℃で一晩培養した
。この連結反応ミックスのアリコートを、HzIb*e (J 。
M of、 B iol、 166、557−580 (1983))記載の
形質転換プロトコルを用いて凍結賦活化(comp@1tnl)E、 coli
F M6ホスト株に形質転換し、2.5時間生育してカナマイシン耐性を発現さ
せ、20JJ9/mlのカナマイシンを含むルリアプレート上に置いた。10ニ
ーをニトロセルロースフィルター上でレプリカプレート化し、マスタープレート
をセーブした。フィルター上のコロニーを28℃で生育して直径約1+mとし、
37℃に一装置いてプラスミドコピー数を増加させた。フィルターを6X標準食
塩水クエン酸塩バッVy (SSC,0,15M NaCJ、 O,ll
l5Mクエン酸ナトリウム)中65℃で(遺伝子合成からの)放射性標識化オリ
ゴヌクレオチド18によりハイブリダイズすることによりスフリーリングした。
得られた25のポジティブなりローンのうち、4つが選択され、5110mlの
培地中で生育した。複製型DNAは、透明化培養液(IH*le)を用いてセク
シタンエ及び■について述べたと同じように操作したのち、C5Cj平衡密度勾
配遠心分離法により調製した。これら4つのクローンを、発現ベクターの二重鎖
型をジデオキシシーケンシング反応に対するテンプレートとして用りて直接的に
シーケンスし、すべての4つのクローンは正しいシーケンスを有することを明ら
かにした。これらのクローンのうち1つをrb−bFGFの発現に使用するため
に選んだ。これを以後pc F M 115G/ bF G Fと呼ぶ。
pCF M 1156/ bF G Fベクター中にこのように構築されたrb
−bFGF遺伝子についてのDNAシーケンスを表1に示す。
表V
I ATCGATTTGAnCTAGAAGGAGGAATAACATA
TGGTTAACGCGT丁GGAAT丁CGGTACCAs
TAGCTAAACTAAGATCTTCCTCCTTATTGTATACCA
ATTGCGCAACCTTAAGCCATGGTA1皿、12部29−史1.
35h屯展39肪47且oRII。
53」■C1上1,578■1皿。
61 GGAAGCTTACTCG、AGGATCCGCGGATAAATAA
GTAACGATCCCCTTCGAATGAGCTCCTAGGCGCCTA
TTTATτCATTGCTAGG+b−bFGFの発現と精製
発 現
製造株の一晩培養物を20[/mlのカナマイシンを含むルリアブロス(ルリア
ブロス:バクトトリブトンleg/n、酵母エキスSg/l 、 Na CJ
5g/I )中で28℃にて生育し、81の発酵バッチへの接種に使用した。
この8!の発酵パッチ培地は40gの酵母、40gのグルコース、10.の塩化
ナトリウム及び適当なバッファ塩、ビタミン溶液、少量の金属を含有していた。
デュアルフィードプロトコルを用いた。最初の供給液(11)は450gのグル
コース及び適当なビタミン類と塩類を含むものであった。
200Dまで生育したのち、第二の供給を200m1/時間の速度で開始した。
この際温度は42℃にシフトした。この供給液は200g/jのバクトートリブ
トン、100g/jの酵母エキス及び100g//のグルコースを含むものであ
った。収穫時に細胞濃度が500Dに達するように42℃にて6時間生育を続け
た。
精 製
ガラリンホモジナイザーを用いて、互、■旦細胞を水中で破壊し、J6B遠心分
離機により 4.2にで40分間遠心分離を行なった。5DS−PAGEにより
分析するとrb−bFGFはペレッ゛トと上清の両方に認められ、上清中のタン
パク買は60〜70%であった。そこで、ペレットを捨て、上清をイオン交換ク
ロマトグラフィーにより精製した。トリス−塩基でpH7,4に滴定Lり、<7
)チ、上清ヲIiM(7) D T T トL、40gM)!Jスス−Cl /
1LM DTT/ pH7,4により平衡化したカルボキシメチルセルロース
−セファロース(登録商標’)(CM−セファロース(登録商標)、ファーマシ
ア、ウプサラ、スエーデン)と混合した。次いで樹脂を同じバッファーでバッチ
式に洗浄したのち、NaCJ濃度0から0.7Mまでの直線的グラジェント法に
よりカラム式に溶出した。5DS−PAGE分析に基づいて、0.5M付近での
単一ピークをプールした。このプールをトリス−塩基でpH8,2に滴定し、冷
水で3倍に希釈し、401Mトリス−HC7/1■M DTT/ pH8,2
中のCM−セファロース上にロードした。カラムを0.15M NaCfで洗
浄したのち、NaCj濃度0.ISMから 0.5Mまでの直線的グラジェント
法により溶出した。2つの小さなピークの間の主ピークをプールした。この主ピ
ークは、非還元5DS−PAGE (わon −redsciB S D S
−P A G E )による分析から、少量のダイマーを含み約95%の純度
であることが判った。
プールを1M酢酸ナトリウム/pH4でただちに約pH5まで滴定してrb−b
FGF生成物の酸化を防ぎ、次いで20−Mクエン酸ナトリウム/ O,IM
N a Cj / pH5中のセファデックスG−75カラムに直接ロードし
た。その結果、肩ピーク(ダイマーに相当するもの)と小さな化合物のピーク(
DTTのようなもの)との間で単一のピークとして溶出した。このピークのフラ
クションをプールし、4℃又は−20”Cにて、あるいは凍結乾燥して保存した
。ゲルが過における収率はほぼ1fiO%であった。560 gの細胞ペースト
から約1601冨の+b−bFGFが得られた。
表■
ヒト基本フィブロブラスト成長因子/ペプチドシーケンス1
1L 2GMe IProAI 5Les
ProG IaAs pG I FGIySs rG !7A l *PbtP
roProG 1711i@IPheL75Asp
ProL7s^r ILnT7 rC7sL7sAsnG l 2G l yP
hePhtLegA+ g l l eHi 5ProAs垂f IyAr1
06G
V* IAspG l 7V* lAr gG l++Ly sse rAs
pP +oHi s I I sLy 5LeuG 1nL獅f lnA l5
GInG In
ArlG l 7V* IVt I Ss r I IeL7 sG 17VI
IC7+Al tAu+Ar HT7 +LeuA l*M■@1L7sGI
u^5p
G17A r ILe++LuA l tse +Ly 5c7sV* lTb
rAs pG l oc75PIuPhsPhtG l 高` +gLeuG
Is
+10 120Se rAsnAs aTy rA
s nTh +T7 +A +gSe rA rgL7 sT7 rTb +5
erTrpT7rV* hA I 募LeuL7 s
+30 140^rlTh+G12GIn丁2rL
ysLe++G17se+L7sTb+G17ProG17GlnL7sAlz
I 1tLeuPheLeaP+oM!1Str^l*Lysser実施例5
rb−bFGFのキャラクタリゼーシランrb−bFGFの活性を3T3細胞で
の3H−チミジン取り込みにより試験した。4℃、−20℃及び凍結乾燥で保存
したすべての調製物は、アッセイに用いた3T3細胞の特定の株に依存しつつ、
半分の最大活性について20− No 11!/ mlからのタンパク質濃度で
、投与量に依存した活性を示した。
最終生成物の一般的性質
280/ 260比 〜2.0
LAL エンドトキシン活性
< 0.6 EU/m1[0,623FGFI1g)D N A
< 20pg/ ml (0,623F G F *)消衰係数(2
7gam) タンパク質0.1%に対して1.3純 度
〉95%安定性
tb−bFGF調製物を4℃で異なったpH値において培養した場合、rb
b F G Fは、鎖相互の間でのジスルフィド結合により pH>6.0で1
以上のbFGF分子から成るポリマーを生成し、AH−Pro結合が酸に不安定
であるために、pn < 4.0では分解が生じる。この情報に基づいて、pH
5のバッファーを選択した。この安定性のデータは、最終生成物中に存在する遊
離のスルフヒドリル基は鎖内部でのジスルフィド結合よりむしろ鎖相互の間での
ジスルフィド結合を形成する傾向があることを示唆している。セファデックスG
−75ゲル濾過により測定すると、rb−bFGF調製物は明らかにモノメリッ
クである。
実施例4に記載した方法で調製した精製+b−bFGFタンパク質のコンホーメ
ーシッン分析を、スルフヒドリル滴定、円二色性(CD)およびゲル濾過を使っ
て調べた。
分子中のシスティン残基もペプチドマツプおよび配列分析から超精製尿素をS
chv*rr/ M MI(CIewtl*nd、 ObiO)から入手した。
5.5′−ジチオビス−(2−ニトロ安息香酸) (DTNB)はS i!i
g Chtmic*I Co■piB (S L L ouis。
M 1sso++ri)から入手した。組換えb−bFGFを実施例4に記20
mMのクエン酸ナトリウムと 0.1MのNaCj中(pH5,0)rb−bF
GFを0.626■/ ml含む溶液12m1に、IMのTris −HCj
(pH8,2)中0.5Mのヨードアセト酢酸1.5m1(最終的に55mM
)を加え、次いで飽和トリス塩基を用いてpH8,2に滴定した。混合物を室温
で12時間放置した後、冷2hMクエン酸ナトリウムと 0.1M NaC1
(pH5,0)で透析した。
充分に透析した後、タンパク質溶液を濃縮し、遠心分離にかけて僅少量の沈澱物
を除去した。スルフヒドリル基の滴定は、基本的に)l*bbeb 、 A、
F、 S、 A、 2SMejhods、 Enamel。
457−465 (1972)に従いDTNBを用いて行なった。
ゲル濾過は、20mMクエン酸ナトリウムと 0.1M NaC1■
(pH5,0)中のS tph>d!x G −75カラム(2,5x 1
10 am。
ファーマシア、ウプサラ、スウェーデン)上、1ml/wi11の流速で行なっ
た。カラムは、ミオグロビン(17ON)および牛血清アルブミン(6800)
で度盛しておいた。
タンパク室濃度は分光光度法で決定した。
UV吸収スペクトルは、Hevl!■−P *ck*rd M ode184
SIA diode分光光度計で測定した。円二色性スペクトルは、室温でJ
steOModtl J −511(l C分光施光計(OKi IfBo
o modeNOコンピューターを装着)を用いて測定した。各測定は、近UV
および遠UV範囲それぞれにlawおよびO,D2C11のキュヴエットを用い
て室温で行なった。データは、bFGFの平均残余重量112を用いて計算し、
平均残余楕円率[elで表わした。
トリプシン消化は、トシルフェニルアラニルクロロメチルケトン処理トリプシン
(Cooper B iomedictl、 M rlwtrn。
P !ensy1w*n11)を用い、0.1M重炭酸アンモニウム(pH8,
0)中37℃で4時間かけて行なった。rb−bFGF濃度は、酵素対基質比が
l:50で0.5■/mlであった。
ペプチド?−7プ作成は、V td*c C4ty ラム(214T P 5
4)(Vydtc、 Ht+peris、Ctlifo+n1x)を利用する
逆相HPLCクロマトグラフィー(流速G、 l1m1 / 1ia)で行なっ
た。O%バッファーA(0,1%トリフルオロ酢酸(TFA)/水)から50%
バッファーB(0,1%TFA/90%アセトニトリル/水)へ90分かけて線
型グラジェントした。試料をWisp■(W 山r +Corporw口o3
M 1llo+d、 M *ss*ebwseNs)のオートサンプラーコント
ロールで注入した。自動ピーク検出モニターで22haのワラクシ9ンを集めた
。
配列分析は、Applied Biosystems(Foster C11
7、CA)の装置で行なった。Model 470AおよびMode147フA
を使用した。Model 470A装置の場合、変性R2試薬を用いた(L*i
。
IG3A e*I、 Chim、 A cli、 243−248.1984)
。
結 果
スルフヒドリル滴定は精製rb−bFGF調製物を用いて行なった。1.5vM
のEDTAを含有する 0.1M TriI−HCI(pH8,0)でrb−
bFGFを透析して得られた試料をDTNBで滴定すると、混合物は光散乱性と
なり、吸収測定を不可能にした。そこで、透析rb−bFGF試料を、0.1M
Tris −HCZと1.、SmM EDTA中(pH11,0) 6M
グアニジウム−HCl溶液の4倍容量で希釈し、直ちにDTNB滴定した。この
試料の滴定から、1分子あたり約2.5モルの遊離スルフヒドリルが検出された
。
DTNB滴定実験は還元型+b−bFGFについても行なった。
すなわち、0.1M Th1s−HCIと1.5sM E D T A中(
PH8,0)のrb−bFGFを最初に5[1sM DTTで還元した。2時
間のインキニベーシタン後、還元型rb−bFGFを5%トリクロロ酢酸(TC
A)で沈澱させ、残余のペレットを5%TCAで3回洗浄した。最終ペレットを
少量のR20で洗浄し、0.1M Th1s−HCIと1.5mM E D
T A中(pH8,0)6MGIゎHClでタンパク質を可溶化した後直ちに
DTNB滴定した。これによると、還元型rb−bFGF1分子あたり約4モル
の遊離スルフヒドリルを検出した。この結果を上記非還元型試料の約2の検出遊
離スルフヒドリルと合わせて考えると、rb−bFGF調製物は2つの遊離スル
フヒドリル基をもっており、残りのシスティンが変性剤を使用しなくとも容易に
開裂できるジスルフィド結合を形成していることが示唆されている。
スルフヒドリル滴定は、S−カルボキシメチル化した(S−CM)rb−bFG
Fについても行なった。S−CMrb−bFGF試料を401M Tris
−HCl (p)(7,5)で透析し、IHmM DTTで一晩処理した。
透析S−CM rb −bFGFを5%TCAで処理し、上記のようにして遊
離スルフヒドリル基を分析した。そうすると、S−CM +b−bFGF1モ
ルあたり2モルの遊離スルフヒドリルが検出され、S−CMrb−bFGFは還
元により2つの遊離スルフヒドリル基をもつことが判った。このことは、rb−
bFGFがカルボキシメチル化された2つの遊離スルフヒドリル基を有している
ことを示唆している。
ペプチドマツプを、2つのシスティンがジスルフィド結合に関与しているか又は
遊離の還元状態にあるかどうかを調べるために利用した。トリプシン消化を利用
して、システィンを3つのペプチドすなわちc7s−26を含むi!4−27;
c7s−70を含む6g−73およびcys−88とCFI−93を含む11B
−98に単離した。
トリプシン消化は、非還元の天然rb−bFGFと非還元S−CMrb−bFG
Fに行なった。消化した後、得られたペプチドを逆相HPLCで分離し、得られ
たペプチドマツプを比較した(第5図)。システィン含有ペプチドにアセテート
基を導入すると、該ペプチドがより親水性となり、逆相HPLCグラジェントで
のより早い溶出が予期された。
第5図において、天然rb−bFGFに対するS−CMrb−bFGFでは2つ
のペプチドピークがより早い溶出時間にシフトしていることが判る。1つのピー
クシフトは25分から16分であり、他の1つは57分から53分である。これ
らのピークを集め、配列分析で同定した。25分で溶出するペプチドの配列を決
定すると、トリプシンペプチド68−73に相当していた。このペプチドはCF
I−70を含んでいた。このペプチドは単一のピークを生スるので、システィン
のうちの1つはジスルフィド結合に関与していないことが予想される。
53分で溶出するペプチドの配列は2つあった。この領域の単一ピークがカルボ
キシメチル化によりシフトし、こノ領域内に含まれるペプチドが2つの配列を生
ずることから、ジスルフィド結合をもつペプチドであると考えられる。53分ピ
ークからの2つの配列と全FGF配列を較べると、これら2つの構成配列が24
−27ペブチドおよび8B−98ペプチドに対応していることが判った。これら
2つのペプチドには3つのシスティンが存在する。
第1の配列サイクルにおけるカルボキシメチルシスティンフェニルチオヒダント
インの同定から、他の遊離システィンとしてc7a−88が判り、シスチン26
と93との間にジスルフィド結合の存在が示唆される。
S−CM rb −bFGFを実施例8のようにして3T3セル中で分析した
。これによると、S−CM rb −bFGFは天然分子に匹敵する程の活性
を有しており、分子中の遊離スルフヒドリル基が373セルのマイトジェン活性
必要でないことが示された。
円二色性スペクトルは、2G+cMクエン酸ナトリウムと 0.IMNaCj!
中(pI(5,0)のrb−bFGFを用いて得た。この結果を第6図に示す。
近UV CDは、多くの極値をもつ強い負の楕円率を示している。262ns
および26h++の極値はフェニルアラニン残基によるものであり、27F+F
lの極値はおそらくチロシン吸収から生じたものである( S j+1ckls
cd 、 2d CRCCrib Rev、 B 1ocbeI1. lN−
175(1974)) o 30Lamから2901にかけてブロードな負の楕
円率がみられるが、これは芳香CDと重なる。このCDバンドはジスルフィドに
よるものであろうが、通常2401および2501にピークをもっている。した
がって、rb−bFGFの測定したUV CDは、ブロードな負のジスルフィ
ドCDといくつかの芳香CDシグナルで特徴づけられるものである。これらの結
果は、芳香残基が固い非対称環境下にあり、且つ、+b−bFGFが顕著なター
シャリ−構造をとっていることを示す。(Tii*5bel+、 Vol、
11 1n lbe EmBmes。
B ear (ed、 3371−443 (1970))。
S−CM rb −bFGFもCDで調べた。結果は、近LTVスペクトルも
遠UVスペクトルも共にその天然タンパク質と同一であることを示した。このこ
とは、2つの遊離スルフヒドリル基をS−カルボキシルメチル化しても、該タン
パク質のセカンダリ−およびターシャリ−構造が明らかな影響を受けないことを
示すものである。このことは、S−カルボキシメチル化が該タンパク室の活性に
影響を及ぼさないという観察と一致している。
第6図に示す遠UV CDは、不規則側構造に典型的なスペクトルを示してい
るC G +etnlield *nd F xtwan。
B iochemii!ry 8.4+08−4116 (1969))。
このスペクトルは202nImに負のピークと225IIII付近にブロードな
正のピークを示す。202cmピークと、 205〜22On!1に負の楕円率
がほとんどないことは、不規則セカンダリ−構造の典型的な特徴である。225
Iの正のピークはβ−ターンによるものであろう(ChzB tl at、、
91A nm1. B 1oebts、 H−31[9?l1))。したがっ
て、+b−bFGFのポリペプチドは不規則になっているものと思われるが、β
−ターンをもつ顕著なターシャリ−構造に折り立たまれている。
2hMクエン酸ナトリウムと 0.IM Nacl中(pH5,0)のrb−
bFGFのゲル濾過によると、このタンパク質はミオグロビン(17000)と
同じ溶出位置で溶出した。bF G Fの分子量(16000)はミオグロビン
のそれよりも小さいので、ゲル濾過の結果は、同タンパク質が若干非対称のコン
ホーメーシロンをとっていることを示すものである。
この実験で使用したヒト訣静脈内皮細胞(HUVE)は、G15bro+e
st sl、1(*m■ Vsscwltr E++dotbtlisl
Ctllsin Cwllwre、 J、 C!ll Biol。、6
&、1i73−684 (B74)の方法でJ wdiN+ A、 B t
rli+erによって単離されたものである。細胞は、リン酸緩衝すリーン中0
.1%ゼラチンを被覆した培養フラスコおよびそれぞれ30分間ウシ胎児血清を
除いた培地中104/mlのフィブロネクチン(B oehriB@r M■I
lhtim、 I nM@lheim。
W<sl G*ri*n2)で被覆した培養フラスコ中に連続的に維持して継代
培養した。細胞を0.0125%トリプシン−0,005%EDTAでリリース
し、1週間に1度1:2又は1:3でパスした。
使用した維持培地はM CD B 105 (I rvinES ci*1N
ic。
I rwime、 Csl目or++is)にベニシリアG(lQ、:Lニー7
ト/ml)、ストレプトマイシン(1G#/ml)、ウシ胎児血清(20%、ハ
イクローン)、L−グルタミン(2xM)、ピルビン酸ナトリウム(IIM)、
ヘパリン(411N / +ml、 170ユニツト/■)および内皮細胞成長
助剤(E CG 8.4DI4/ml、Collrbors目weRtse*r
cb)を添加したものであった。細胞を2%C02インキユベーター中で成長さ
せた。
以下の実験は、H1JV内皮細胞に対するFGFの3つの異なる形態、すなわち
1) E、 coli誘導組み換えウシ塩基性FGF (+b−bFGF);
2) ウシ酸性FGF (b−zFGF、特にウシ脳から精製したもの);
3)天然ウシ塩基性FGF (ウシ下垂体から精製したbFGF。
S 1lss Cbemicsl Comp■y、 S 1. L omi
s、 M issowri)の成長助長活性およびマイトジェン活性を比較した
ものである。
1つのウェルにつき 100個の細胞を、4つの24−ウェルプレートの中央8
ウエルに接種した。上記3つの繊維芽細胞成長因子のうちの1つを各ウェルに加
えた。ただし、コントロール用のウェルには該成長因子を添加しなかった。
最初に接種した日から5日および6日目に細胞に成長因子を供給した。接種後l
O0日目クリスタルバイオレット染色で培養物を分析した。
表■の結果から、tFGF又は天然bF G Fを含むウェルのコロニーよりも
rb−bFGFを含む8つのウェル中のコロニーがそれぞれ20%および32%
多いことが判る。また、rb−bFGFを含む全コロニーの75%がO,isま
たはそれよりも大であるのに対し、IFGFおよびv−bFGFを含ませて成長
させたコロニーそれぞれの5日%および51%だけがこのような大きさでありた
という事実も興味深いものがある。
rb−tF G F 01 265*F G F
293 1611天然bF G F 2
65 134コントロール 80
実施例8
Nil(3T3細胞に対するrb−bFGFバイオアッセイこのアッセイに使用
した細胞は、ATCCから入手したNIB 3T3細胞であった。この細胞を
、DME培地にペニシリンG(10〜/ml)、ストレプトマイシン(IJ#/
ml)および仔ウシ血清(10%)を加えて成長させた。細胞を1週間1;2度
1:40でパスした。本アッセイの第1日目;;、全面継代培養物(swt+…
目*e++t cwltwres)にトリプシンを分散させ、24−ウェルプレ
ートに、1■lあたり 2x 10’細胞濃度で、前言己成長培地を含むウェル
1つあたり 1■lの割合で入れた。
5日目に培地を、ペニシリン、ストレプトマイシンおよび5%ヒヒト血小板血奨
(清澄へ、(リン化血清)を含むDMEで置き換え、各ウェル1mlとした。6
日目に、FGFの実験試料およびコントロール試料を100μsよりも少なt1
容量で培地番こ加えた。
18時間後、5%仔ウシ血清および2μCiの”H−Meチミジンを含むDEM
Lm+を用いて、37℃で1時間1;わたり細胞をパルスした。細胞を次いで1
■lのリン酸緩衝すリーンCP B S)および5%のトリクロロ酢酸それぞれ
で1回ずつ洗った(両方とも4℃)。プレートを30分間空気乾燥した後、1■
lの0.25M Na0I(を各ウェルに添加した。室温で1時間経過後、各
ウェルの内容物を、10a+lのA…sol■n (N@瞥 E B15ndN
scl!sr、 B esjo++、 M iss*cb+5elD)を含
む別の計測ノくイアルに移した。B !ckm*m L S ?、 500
シンチレーシ一ンカウンター(B sCkm*mm I nstrwmt+l
*、 I ec、、 F wlltrlon、 C5lilorci*)の
11−397窓を介して試料を1分間にわたりカウントした。
組み換えb−bFGF標準物を、pH5のクエン酸ナトリウム緩衝液中60 f
lu / mlの濃度のストックから形成した。標準物の範囲は1mlあたり
5〜1.’OOOpgであった。最大の3H−チミジン吸収を示す最大濃度標準
物は500p1であった。14G−210Hの平均は、標識チミジンの最大導入
の半分であった。
実施例1で調製したウシbF G F遺伝子のb−bFGFをコードする遺伝子
への変換は、オリゴ部位特異的突然変異誘発によって行なった。
改質すべきセグメントをまず最初にファージベクターMt3mp18にクローン
し、E、 coli J MIOIに形質転換して一重鎖ファージDNAの成
長と調製を図った(M es+ing、 J 、 V of、 9゜Nacl
、 Ac1d Res、、309−321 (1981)) o約(1,5I
4の鋳型DNAを、5poolの普遍M13シークエンシングブライマーと5p
molの各突然変異誘発ブライマーと混合し、3分65℃に加熱してその後ゆっ
くりと冷却した。アニールした鋳型ブライマーを次いで、ATP、デオキシヌク
レオチドトリホスフェート(dNTP)ミックス、DNAポリメラーゼI (D
NA Po1I)の大きいフラグメント(フレノウフラグメント)およびリガ
ーゼに混合し、続いて15℃で4時間インキニペートした。この反応混合物のア
リコツトをコンピテントE、eoli JMIOI細胞に形質転換し、0.7
%ルリアアガーに入れた。32P標識突然変異誘発ブライマーを用いるレプリカ
ニトロセルロー、スフイルターの交雑により、突然変異ファージを含むプラーク
を選択した。−木調DNAをポジティブスクリーニングプラークから調製し、ジ
デオキシチェインターミネータ−法を用いてその配列を確めた。
形成されたアミノ酸変化および使用した対応突然変異誘発ブライマーは、
pro−129から ss+−129) 5’ GAC□CAG丁CTTCG
AACCCAGTTTGTA 3’5er−INから lb、−113)
5’ CATACCAGG^^GTGTATTTACGAGA 3’であった
。
ブライマーは、bFGF遺伝子の非転写鎖に相当する。
例4のように成長させた。細胞を破壊して低速遠心分離にかけると、rb−bF
GF(票■)は上清フラクシヨンおよびペレットフラクシタンにも存在していた
。ペレットからの精製には変性剤による可溶化を必要とするが、続いて再生され
て活性物質を得る。しかし、このようなステップは、下記するように、上清フラ
クッションからの精製には必要でない。このフラクシツンを405M Tri
s −HCl (pH7,4)中のCM−セファロースカラムに供給して、線
型NaCjグラジェントで溶出した。次いでrh−bFGF含有フラクションを
同じ樹脂(ただしpH8,2の40■M Trit−HCl中)に結合させ、
再び線型NaCjグラジェントで溶出した。これら2つのクロマトグラフィーに
おいて、1iMDTTを含有させ、酸化を防止した。
さもないと、分子間ジスルフィド結合が形成されるからである。
得られたタンパク質を更に、’l Om Mクエン酸ナトリウムと 0.1■
M NaC1中(pH5,0)のS tphxdtt G −75カラム
(ファーマシア、ウプサラ、スウェーデン)でゲル濾過することにより精製した
。E、 coli細胞からrb−bFGFを精製する最初の試みによると、1m
MのDTTを精製段階を通じて含有させなかった場合ダイマーが容易に形成され
た。ヒト bFGFの精製は、実施例4に記載したウシ材料と本質的に同じ方法
で行なった。精製の各段階において+b−bFGFとrb−bFGFとの間には
何の相違も認められなかった。還元条件下に5DS−PAGD上で調べると、+
−bFGFは、モノマーの分子量に相当する16.500ダルトンに主バンドを
有しており、おそらくダイマ一体およびテトラマ一体を表わすであろうと思われ
るより大きい分子量のところに副バンドを有していた。(第4図参照)。非還元
条件下に操作すると、より大きい分子量バンドが多数表われていた。精製rh−
bFGFのアミノ酸配列分析から、メチオニンが殆んどの材料から開裂されてし
まっており、N末端で70%プロリン、13%アラニンおよび17%だけのメチ
オニンが得られることが判った、天然bF G Fと同じように、rh−bFG
Fはヘパリンに強い親和性を示し、約1.5〜2.0MNaCjでヘパリンセフ
ァロースカラムから溶出する(データは示さない)。
rb−bFGFの活性を、実施例8に記載したようにしてに示すように、このア
ッセイにおいて、rk−bFGFはtb−kF G Fと本質的に同一の活性を
示し、その約150〜2011 pt/mlの用量はDNA合成の最大刺激の半
量である。
本HUVE細胞アッセイは実施例7の記載と同様にしたが、アッセイの接種およ
び時間にわずかの変更を加えた。
rh−1+FGFを添加した場合には、成長因子を含まないコントロールに較べ
て顕著な細胞増殖が認められた。組み換え体のウシbFGFとヒト bFGFの
間に大きな差はなかった。
表 ■
成長因子 全コロニー 大きいコロニーth−bF G F
16 22rb −bFGF 68
19コントロール 23 0すべての繊維芽細胞を
、lhg/+alの濃度で、接種時および接種後3日と6日目に加えた。細胞を
染色し、9日目に計測した。
径が0.5■−よりも大きいコロニーを「大きいコロニー」とした。
実施例13
rb−bFGFアナログの調製
tb−bFGFの安定性を向上させ且つ精製を高めるために、オリゴヌクレオチ
ド部位特異的突然変異誘発を使用してヒトbFGF遺伝子を変性し、システィン
残基のいくつか又はスヘてをコードする配列がセリンをコードするようにした。
ウシbF G F遺伝子も同様の方法で変性でき、システィン残基の1つ又はす
べてをコードする配列が他のアミノ酸たとえばアラニン、アスパラギン酸、アス
パラギンをコードし得ることが判り、た。4つのオリゴヌクレオチドを合成し、
それぞれを下記表に示す。
表■
オリゴヌクレオチド 配 列 コード変化102−
21 5’^CCGTT丁TTGGAGTACAGACG 3’
26番目のCYSをSERに102−22 5’ CCGGTTAGC
AGATACACCTTT 3’ 70番目のcysを5EIIに102−
23 5’ GTCAGTAACAGACTTAGAAGC3’ 8
8番目のCYSをSERに1G2−24 5’ GAAAAAGAAA
GAnCGTCAGT 3’ 93番目のCYSを5EIIに最初の突然変
異誘発はオリゴヌクレオチド102−22と102−23を使用し、 70番目
と88番目のシスティンをセリンに変えた。次いで、システィンの6つの可能性
あるペアーのすべてをセリンで置き換えた遺伝子を構築し、4つのシスティンの
すべてをセリンで置き換えた1つの遺伝子を構築した。これらの突然変異遺伝子
の構築に使用したオリゴヌクレオチドを次表に示す。
表 X
、ア + 。 グ 突然変異誘発に使用したオリゴヌクレオチド
セリン フO,all 102−22.102−23セリン26.
H102−21,104−24セリン26.70 102−21.102
−22セリン26.88 102−21.102−23セリン711.9
3 102−22.102−24セリン88.93 102−23
.1112−24セリンH,70,811,93102−H,102−22,1
02−23,102−24突然変異誘発反応および交雑による形成プラークのス
クリーニングに使用するオリゴヌクレオチドを変えただけで、すべての突然変異
誘発反応を本質的に同様の方法で行なった。ledの70aM トリス、10
s M M g CJ 2および5■M DTT中の1mM ATPとポ
リヌクレオチドキナーゼlO単位を用いて37℃で30分間インキニベーシーン
することにより、M13普遍ブライマーおよび上記ブライマーの各々のill
peelsをリン酸化した。
各キナーゼ処理したオリゴヌクレオチド5pmoleを約0.5〜の一木調M
1!ip1g/ tb −bF G Fと混合し、60℃に加熱し、次いで室温
まで冷却することによって再生した。この鋳型/プライマー混合物に、dATP
、 dcTP、 dGTP、TTP各々を25−M含むIIIIlの溶液、
2単位のT4リガーゼ、および8単位のD N A P of I大フラグメ
ントを加えた。この混合物を14℃で4時間インキエベートした。連結反応混合
物のアリコツトをE、 coli J MIOIに形質転換した。このE、
coli JMIOIは、50■M Cn Cj 2でコンピテントにされ
ているものであり、予じめ注いだ1.5%シルリアアガープレート上11.7%
ルリアアガーに接種していたものである。得られた清澄なプラークについて、ニ
トロセルロースフィルター上ヘリフトし、該フィルターを交雑により適当なラジ
オ標識オリゴヌクレオチドにスクリーンした。各プローブを使っていくつかのポ
ジティブが得られた。ポシティブブラークを取り出し、突然変異誘発の第2ラウ
ンドにおいて鋳型として使用するため一本鎖DNAを調製した。所望の構築がな
されたなら、複製型DNAを細胞リシスによって精製し、CsC1密度グラジェ
ントでバンドに分けた。変性遺伝子を次いで、E、 coli発現用のプラスミ
ドベクターpc F M 1156に転移させた。変性遺伝子は、XbalとH
imdllを用いる開裂によりそのM13ベクターから切断し、アガロースゲル
電気泳動法で精製した。この精製フラグメントを次にXbal/H4ndll[
切断pCF M 1156に結合させた。この新しい構築物を発現用のE、to
li株はFMSに組み入れた。セリン−TG、8Bとセリン−26,、,93ア
ナログを発現ベクターに転移させた。
生産株の成長とそれに続くセーリンーTo、88アナログの精製を、実施例4に
記載したrb−bFGFと、rh−bFGFと同様に行なった。ただし、DTT
はすべての精製段階から削除した。DTTを用いなくともよい。というのは、精
製段階においてbFGFの二量体化の原因となるシスティン残渣が除かれている
からである。このようにして、セリン−70,88アナログは、天然配列型の
!−bFGFよりもはるかに優れたものとなる。なぜならば、それは検出し得る
二量体不純物を含んでおらず、且つ、経時的に二量体を形成しないからである。
これは、遊離のスルフヒドリル基が欠落していることによる。更に、還元剤を加
える必要がないので、調剤上の問題もなくなる。
セリン−26,93アナログは、組み換え体であるウシおよびヒト bFGF並
びにセリン−70,,118分子と同じような挙動をとらなかった。おそらく、
それが天然bFGFのジスルフィド構造をもっていないからであろう。精製中、
大部分のセリン−26,93アナログは分解した。このような分解は、7M尿素
の存在下でrb−bFGFを精製する場合にも生じた。7M尿素は分子のターシ
ャリ−構造を変性するものである。実施例4および実施例iに記載したように上
清から精製するとき、セリン−126、93アナログはセリン−70,88アナ
ログと同じ生物学的活性をもっていないようであるが、その不活性アナログはア
ンタボニストス又は遮断分子として利用できる。
封入体からセリン−26,70,88,93アナログを精製した場合、驚くべき
ことに、上清からよりも、明らかな非遊離スルフヒドリルの変、化にもかかわら
ず、活性アナログが得られた。
オリゴ特定部位の突然変異誘発を使用して、h−bFGFに対する合成遺伝子を
実施例9に記載のように一般的に変更して4つのシスティンコドン全てをセリン
残基をコードするヌクレオチドで置き換えた。対応するタンパク質をE、Co1
1で発現させ、尿素中可溶化の後、一連のカラムクロマトグラフィーおよび折り
返しステップにより封入体から精製した。システィン残基をもたない得られたタ
ンパク質は、分子内あるいは分子間ジスルフィド結合のいずれも形成不可能であ
る。それにもかかわらず、このアナログタンパク質はN!T 3T3細胞で天然
配列により発現したものと区別できないマイトジェン活性を示すことが知見され
た。
オリゴ特定部位の突然変異誘発
前に構築したbFGFアナログ遺伝子(該遺伝子中システィン70および80に
対するコドンはセリンコドンに変換した)を突然変異誘発用の開始鋳型として使
用した。約0.5/Igの鋳型DNAをspmolのユニバーサルMUシークエ
ンスプライマーおよび5pio、lの各突然変異誘発ブライマーと混合し、65
℃に3分間加熱しゆっくり冷却するよう放置した。アニールした鋳型−ブライマ
ーをATf 、 dNTPミックス、DNA Pol I大フラグメントおよ
びリガーゼと混合し、15℃で一晩インキユベートした。この反応混合物のアリ
コートを適当なJMIOI細胞に形質転換し、0.7%Lurit寒天に塗布し
た。各々32Fでラベルした突然変異誘発ブライマーを有するレプリカニトロセ
ルロースフィルターのハイブリダイゼーシヨンにより、突然変異体ファージを含
むプラークを選択した。両方のハイブリダイゼーシランスクリーニングにおいて
陽性であったプラークから一本鎖DNAを調製した。所望の配列の選択は、ジデ
オキシ読み終わりDNA配列決定法を使用して確認した。作られたアミノ酸変化
および対応する突然変異誘発ブライマーは以下のようであった。
Bs−26〜5tr−265’ ACCGTTTTTGGAGTACAGACG
3’c7s−93〜5er−935’ GAAAAAGAAAGAT丁CG
TCAGT 3’両ブライマーはbFGF遺伝子のアンチセンスストランドに
対応突然変異誘発bFGF遺伝子含有プラスミドを含むE、Co11細胞を2X
L+++isブoス中30℃で約30℃A60Gまで増殖し、42℃に移すよ
りもbFGFの発現を誘導した。−晩増殖後、細胞を遠心分離によって回収し、
10,000psiのフレンチプレスを3回働かせることにより破壊した。封入
体中にトラップされたbFGFを含む不溶性物質を低速遠心分離で回収した。封
入体は尿素に可溶化し、陽イオン交換およびシリカカラムクロマトグラフィーに
付した。
部分精製化アナログを希釈を重ね、陽イオン交換クロマトグラフィーによりほと
んど均賀に精製した。破壊したE、Co11細胞の可溶性フラクシーンから一連
のクロマトグラフィーステップを利用して組み換え体天然配列ヒトbFGFを精
製した。
N111373細胞におけるマイトジェネシスアッセイアナログbFGFの生物
学的活性を、実施例7に記載のようにして、Nll+ 3τ3細胞の全面培養に
おける 3H−チミジン取り込みを刺激するその能力によって試験した。第7図
はセリン−26,10゜88、93アナログおよび天然配列h−bFGFに対す
るマイトジェン活性の濃度依存関係を示す。実験誤差内において2つのプロフィ
ールは区別できないが約150pg/ifの投与量で見られた50%最大マイト
ジェン効果を有する。これらの結果は、少なくともアナログを上清からよりも封
入体から精製する場合、レセプター介在マイトジェン活性に求められる配列が4
つのシスティン残基の置換によって変化しないことを示す。
rb−bFGFアナログの生物活性は実施例7および8のウシ形態について記載
したように特徴づけられる。NIB 3丁3細胞におけるマイトジェンアッセイ
での+b−bFGFセリンーT0.8!lアナログの50%最大活性(実施例8
)は、第3図に示したように rb−bFGFおよび+h−bFGFのものと同
じである。予期通りこのアッセイでセリン−26,93アナログは活性を示さな
かった。
更にセリン−70,88アナログを、実施例7に記載のように110VE細胞の
成長を維持させる能力を試験した。rb−bFGFセリン−To、 811アナ
ログは培養におけるIIUVE細胞の成長促進においてrb−bFGFおよびr
h−bFGFと同様の効果を有した。
表 XI
成長因子全コロニー 大コロニー5tr−70,888424
rb−bFGF フロ
22r b −b F G F 6B +9コン
トロール 23 0各々約31と秤量した二ニーシー
ラントシロウサギに5■g/kHRompmn■(Fs山山1山cm、 BsH
r、西ドイツ)を鎮静薬として使用して筋肉内投与で麻酔をかけ、更に(111
分後)約50〜60iH’/k(ケタミンを筋肉内投与した。各ウサギの重さを
量り記録した。小さい綿またはガーゼの栓をウサギの両耳に詰め、動物用クリッ
パー(#40ブレード)を使用して両耳の内側表面および外側の縁を剃った。市
販されているN!et■脱毛剤クリームを両耳の内側表面に塗布し、10分経過
後乾いたガーゼで取り除いた。耳の内側表面を生理食塩水含浸ガーゼで拭き、7
0%アルコール溶液を塗布した。ウサギの片耳の内側表面の皮膚を30ゲージニ
ードルを使用して1:1OOOエピネフリン(これは 1.5〜3 ccの全容
量を要する)を含む2%キシロカイン溶液で耳を浸透させて漂白した。浸透領域
をBel*dinsの次に70%アルコール溶液で擦るサイクルを3回行つた。
このとき必要により耳栓を乾いた栓と取り替える。
ウサギを滅菌した手術室に移動した。漂白した耳を、2つのパークランプ(一方
は動物の耳の先端、もう一方は付は根)を利用して血液供給を傷つけることなく
ウサギの耳を固定させるプレキシガラスのresr bosrd J (W■b
iB+on UniysrsilrIJCdieII Ccetet、 Div
ision or T!chffiicrl 5erviC@s)上に固定した
。動物を覆い、Beを畠diaeをスプレーした手術領域(即ち漂白した耳の内
側表面)を乾燥のため3〜5分放置した。
創傷処理(WomIdiag)
創傷処理中滅菌操作を施した。耳の内側を6 m++生検パンチで切り口をつけ
、生検部位は顕微外科ピンセット、朧切除鋏、刃先が丸い2ms Ltmptr
t骨膜起子およ骨膜菌子綿棒を使用して軟骨をむき出しにした状態まで全組織お
よび繊維(骨膜を含む)を取り除いた。軟骨をパンチで完全に切り抜いた生検は
実験目的には使用しなかった。ただし軟骨の部分的厚切り口は許容可能とみなし
た。軟骨中のいかなる傷もしくは自然の孔の位置を注意して記録した(回収日に
おける参考のため)。滅菌した綿棒で生検部位から血液を取り除き、気をつけて
創傷中が血液過剰になるのを避けた。完成した各生検を生理食塩水で含浸したガ
ーゼの小片で覆った。4つの生存可能な生検を傷つけた真上、(耳をボード上に
固定したとき折って決定した)中線の両側に2つずつ配置した。いかなる場合も
各耳に全部で5個より多いの生検は配置しなかつた。生検は最低1c■離して配
置した。
一つの耳を終えると、耳を生理食塩水で湿らしたガーゼで覆い、FGFの塗布ま
で湿らせたままにするようガーゼの周囲をテープで閉じた。第2の耳を第1の耳
と同じ方法で漂白し、擦り、固定し、傷つけた。第2の耳の生検部位から血液を
取り除き、完成した各生検を生理食塩水で含浸したガーゼの小片で覆った。
第2の耳が済んだら、これもFGFの塗布まで生理食塩水で湿らしたガーゼで覆
った。操作中この時点まではいつでもウサギが麻酔から回復する徴候を見せたら
、25B/kgケタミン筋肉内投与により再麻酔した。
FGF調製物の塗布
第1の耳からのみ湿らしたガーゼを除き、耳の傷ついていない表面をガーゼで穏
やかに拭いて乾かし、FGFをまず第1の傷つけた耳に塗布した。全ての生検を
滅菌した綿棒で血液もしくは過剰の流体を穏やかに取り除いた。注意して生検を
避けながら耳の傷ついていない表面に複合ベンゾインチンキを塗り、3〜5分空
気乾燥させた。
11derm” (CollBen Corporation)中淘のrb−b
FGFまたは+e+−70. 88 +b−bFGFを、低いデッドスペースの
O,Sccまたはlccシリンジ[Beclon−Dickenson)に永久
固定した26ゲージのニードルまたはマイクロピペッタ−を使用して各生検に塗
布した。
生検はは最大1025 eeの粘性bFGF−27deri■調製物を収容可能
であった。 1つの生検にFGFを塗布した後、生検部位にいかなる気泡もしく
はしわも生じぬように注意しながら密封包帯Teg1deri■(3M Cor
po+gliom、 l1ince*polis、旧+nts山)で直ちに覆つ
た。Teg山rm■は約2ciのサイズに予め切った。この操作を真上の各生検
に繰り返した。いずれの失敗した生検も感染の危険を最小にするため1甲der
IIOで覆った。第1の耳が済んだら、残る耳から湿ったガーゼをはずして操作
を繰り返し、滅菌済綿棒で全ての生検の血液または過剰の流体を穏やかに取り除
くことを確実にした。′
外科手術をする調査員の観察下でウトギを麻酔から回復させた。回復中、傷口ま
たは包帯を引き裂くことからウサギを守るため、約15〜25cm外側に伸びた
プラスチックのカラーをウサギの首の周りにはめた。ウサギを離れたケージに戻
し、回収までそるままにした。カラーをはずしたウサギの傷口、および回収日前
に何らかの方法で丁cgsde+m■を引き裂いたものの傷口は、問題が認めら
れたらすぐに再評価し、傷口が痛んでいるようであったら分析からはずした。
回 収
創傷処理後7日目に予備操作準備に記載したのと同じ方法でウサギに麻酔をした
。各ウサギを秤量し記録し、特にTB*dsr+c■の有無および包帯の下の過
剰の流体の有無に注意して創傷の状態の質的記述を記録した。ウサギを心臓内注
射処理により50cc/に1空気塞栓症でと殺し、ナイフハンドル上に固定した
#15外科用ブレードを使用して体から両耳を切断した。
任意の側の約5Hの周囲の組織とまだ無傷のT甲der−を有する各生検を耳か
ら切開し、軟骨中の自然の孔もしくは傷を通って三等分することを避けるために
創傷処理日にとった記録を参照してながら、生検部位を中線で正確に三等分する
ために測定した。生検を傷口の状態を壊さないように単一の下向き動きを使って
一枚刃の剃刀で注意して三等分した。三等分した生検はウサギの識別番号をラベ
ルしたカセットに直ちに置き、組織学的処理および定量分析用の適当な固定液中
に置いた。
定量組織学的分析
三等分した創傷を通るよう注意して向きを合わせた横断面を埋め込み、切断し、
ヘマトキシリンおよびエオシンの混合物またはTrichromのいずれかを使
用して染色した。真正の創傷中心を通る横断面を得るために切断の荒さを最小限
にした。第8図に示すように、実施した測定は創傷を横切る再上皮化ギャップ(
EG)、傷口の縁(両側の平均)における創傷の肉芽組織の最大高さCMlり
、傷口を横切る肉芽組織ギャップ(GTG)を含む。目盛り付レンズマイクロメ
ーターを使用しミリメーターに換算(wm)する2人の別々の観察者によって予
備コード化したスライド上で測定を手探りで行った。
コードを解き、データを統計学的に分析した後、両観察者の測定の平均を算出し
た。観察者間の差が10%より大きい場合にはスライドを再分析した。得られた
データは表x■に示す。
rb−bFGF
コントロール rb−bFGF創傷の数 4122
全回上皮化の頻度 24% 50%G T G
4.68±0.12 4.t6±0.13新しい肉芽組織
のMl((ms) 0.76±0.03 0.79±0.0
25tr−70,Hrb−bFGF 7ナログコントロール 5er(70
,88) rb−bFGF創傷の数 126 13
全再上皮化の頻度 22% 69%G T G
4.41±0.09 3.85±0.14新しい肉芽組織
のMH(am) 0.60±0.01 0.74±0.04
データは平均値上標準誤差として表される。
!7det−調製物中のrb−bFGFと5er−70,88rh−bFGFの
両方は再上皮化で顕蕃なプラスの効果を有したが、5er−To、 88 rb
−bFGFの効果がいくらか大きかった。ただし新しい肉芽組織の組成はs!r
−70,Hrb−bFGFl:よッテ著しく影響サレタカ、 rb−bFGFは
何の作用もないようであった。この相違は、天然配列物質と比較して5sr−7
0,88th−bFGFの亢進安定性によって説明し得る。FGFをいったんこ
の調査、即ち創傷処理時に塗布しただけで、z山rm■コラーゲン中の安定性が
肉芽組織形成におけるプラスの効果を生成するのに重要となり得た。本発明のb
FGFアナログを使用する他の創傷治療および外科手術は当業者に明らかである
。
前記の詳細な実施例を考慮すれば本発明の実施における多数の改良および変形も
当業者に明らかである。従って、本発明は添附した請求の範囲を参照する範囲に
のみ制限されるべきである。
3.0−
FIG、4
今 FIG、5b
[el (deg −Cm2 /decimole )(alou、+peり/
2uJ:)−5ap )、−OL X [el−トミジン融ソeニーi−(%)
FIG、8
手続補正書動式)
%式%
2、発明の名称 繊維芽細胞成長因子のアナログ3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
名 称 アムジエン・インコーホレーテッド4、代 理 人 東京都
新宿区新宿1丁目1番14号 山田ビル5、補正命令の日付 平成2年9月4日
6、補正の対象 明細書及び請求の範囲の翻訳文7、補正の内容
(1)浄書した明細書及び請求の範囲の翻訳文を別紙の通り補充する。
(内容に変更なし)
国際調査報告
l″l′lto″l Amalse ha、、、、、、q、、、o、、 8qP
C丁/US81]1041E19
A+:tachmenセto PCIゾISA/210X、 C1a@5if
ication of 5ubject Mattar+NPC(4)+
Cl2P 21100; Cl2N 1510O+ Cl2N 57oo+
Cl2N l/2L)U、S、CL、1 240.1,253XX、FiaL
+1s Searchedkeywords+ mutant、 mutat
ion、 replace、 5ubstitution。
5ulfhydryL、 cysteine、 disulfid@、 ori
dg?、 anセagonis?
Claims (31)
- 1.1つ若しくはそれ以上のアミノ酸残基の同一性及び/又は位置の点で天然に 存在する塩基性繊維芽細胞成長因子と異なる塩基性繊維芽細胞成長因子のアナロ グであって、天然に存在する塩基性繊維芽細胞成長因子のシステイン残基の少な くとも1つが異なるアミノ酸の残基で置換されていることを特徴とする前記アナ ログ。
- 2.異なるアミノ酸がセリン、アラニン、アスパラギン酸及びアスパラギンから なる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のアナログ。
- 3.異なるアミノ酸がセリンであることを特徴とする請求項2に記載のアナログ 。
- 4.置換されるシステイン残基の少なくとも1つが遊離スルフヒドリルとして存 在するシステイン残基であることを特徴とする請求項1に記載のアナログ。
- 5.システイン残基の2つが異なるアミノ酸の残基で置換されていることを特徴 とする請求項1に記載のアナログ。
- 6.置換されるシステイン残基の2つが遊離スルフヒドリルとして存在するシス テイン残基であることを特徴とする請求項5に記載のアナログ。
- 7.位置26、70、88及び93のシステイン残基の少なくとも1つが異なる アミノ酸の残基で置換されていることを特徴とする、表VIに記載のアミノ酸配 列を有する塩基性繊維芽細胞成長因子のアナログ及びその対立遺伝子変異体。
- 8.少なくとも1つの末端アミノ酸残基が欠失しているが、天然に存在する塩基 性繊維芽細胞成長因子の生物学的活性を実質的に保持していることを特徴とする 請求項7に記載のアナログ。
- 9.異なるアミノ酸がセリン、アラニン、アスパラギン酸及びアスパラギンから なる群から選択されることを特徴とする請求項7に記載のアナログ。
- 10.異なるアミノ酸がセリンであることを特徴とする請求項8に記載のアナロ グ。
- 11.置換されるシステイン残基の少なくとも1つがアミノ酸位置70及び88 のシステインからなる群から選択されることを特徴とする請求項7に記載のアナ ログ。
- 12.システイン残基の2つが異なるアミノ酸の残基で置換されていることを特 徴とする請求項7に記載のアナログ。
- 13.置換されるアミノ酸がアミノ酸位置70及び88のシステインを含むこと を特徴とする請求項11に記載のアナログ。
- 14.置換されるシステイン残基がアミノ酸位置26及び93のシステインを含 むことを特徴とする請求項11に記載のアナログ。
- 15.置換されるシステイン残基がアミノ酸位置26、70、88及び93のシ ステインを含むことを特徴とする請求項12に記載のアナログ。
- 16.請求項7に記載の塩基性繊維芽細胞成長因子アナログの原核又は真核発現 をコードするDNA配列。
- 17.DNA配列がヒトの繊維芽細胞成長因子遺伝子から修飾されていることを 特徴とする請求項16に記載のDNA配列。
- 18.ヒトの塩基性繊維芽細胞成長因子遺伝子がオリゴヌクレオチドの部位特定 的突然変異誘発により修飾されていることを特徴とする請求項17に記載のDN A配列。
- 19.ヒト塩基性繊維芽細胞成長因子遺伝子がウシの塩基性繊維芽細胞成長因子 遺伝子から修飾されていることを特徴とする請求項18に記載のDNA配列。
- 20.ウシの繊維芽細胞成長因子遺伝子がオリゴヌクレオチドの部位特定的突然 変異誘発により修飾されていることを特徴とする請求項19に記載のDNA配列 。
- 21.治療上有効な量の請求項1に記載の塩基性繊維芽細胞成長因子アナログと 薬学的に許容し得るアジュバントを含むことを特徴とする薬剤組成物。
- 22.治療上有効な量の請求項1に記載の塩基性繊維芽細胞成長因子アナログを 創傷に投与することを特徴とする創傷の治療方法。
- 23.創傷が表面創傷であることを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 24.創傷が手術創傷であることを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 25.創傷が骨折又は骨の欠陥を含むことを特徴とする請求項22に記載の方法 。
- 26.創傷が損傷した神経を含むことを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 27.治療上有効な量の請求項1に記載の塩基性繊維芽細胞成長因子アナログを 投与することを特徴とする組繊及び/又は臓器を発生させる方法。
- 28.宿主細胞が請求項7に記載の塩基性繊維芽細胞成長因子アナログを発現し 得るように請求項16に記載のDNAをトランスフォーメーション若しくはトラ ンスフェクションさせた原核若しくは真核宿主細胞。
- 29.請求項16に記載のDNAを宿主細胞にトランスフォーメーション若しく はトランスフェクションさせ、宿主細胞が塩基性繊維芽細胞成長因子アナログを 発現し得るようにトランスフォーメーション若しくはトランスフェクションさせ た宿主細胞を培養し、塩基性繊維芽細胞成長因子のアナログを単離することを特 徴とする精製・単離した塩基性繊維芽細胞成長因子アナログの産生方法。
- 30.塩基性繊維芽細胞成長因子アナログを含む上清を非ヘパリンクロマトグラ フィーにかけることを特徴とする請求項7に記載の組換え塩基性繊維芽細胞成長 因子アナログの精製方法。
- 31.塩基性繊維芽細胞成長因子を含む宿主培養物から封入体を溶解させ、溶解 した封入体を非ヘパリンクロマトグラフィーにかけることを特徴とする請求項7 に記載の組換え塩基性繊維芽細胞成長因子アナログの精製方法。
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