JPH03504234A - 可溶性ヒトcd4断片及びその使用 - Google Patents

可溶性ヒトcd4断片及びその使用

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JPH03504234A
JPH03504234A JP63508932A JP50893288A JPH03504234A JP H03504234 A JPH03504234 A JP H03504234A JP 63508932 A JP63508932 A JP 63508932A JP 50893288 A JP50893288 A JP 50893288A JP H03504234 A JPH03504234 A JP H03504234A
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フセイ,レベツカ
ソドロスキ,ジヨセフ
リチヤードソン,ニール
クレイトン,リンダ・ケイ
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ダナ‐フアーバー・キヤンサー・インスチチユート
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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】 可溶性ヒ1−CD4断片及びその使用 Tリンパ球のサプセッ)(14973球と呼ばれる)の表面糖タンパク質である CD4(T4)分子は、クラスn(Ia)MHC認識に関与しており、クラスI IMHCの1つ又はそれより多くの単形層性Crnonomorphic)領域 に対する生理学的受容体であると思われる。ムール・ニス・(Maur。
982);ピディソン・ダブリュ(Biddison、W)等、、ジャーナル− オブ。
エクスベリメンタル・メディシン(J、Exp、Med)、 、 l 56 :  l 065−1076(1982);ゲイ・ディ(Gay、D)等、、ネイチ ar −(Nature)、 328:626−629(1987)。
ヒトCD4は、ヒト免疫不全ウィルス(HI V)のgp120エンベロープ糖 タンパク質に対する受容体でもあり、そして宿主細胞へのウィルスの侵入及び膜 融合のために必須であり、これらのことはウィルスの細胞間移動(cell−t o−ceHtransmission)及びウィルスの細胞変性効果に寄与して いる。クラララマン・ディ(Klatzmann、D)等、、サイエンス(Sc ience)、225=59−63(1984);ダルグレイシュlj−イ・ジ ー(DalgIeish、A、G、)等2.ネイチヤー、1上2=763−76 6(1984);サラテントウ・キュー(Sattentau、O)等、、サイ エンス、234=1120−] 123(1986);マクドウガル・ジェイ・ ニス(McDougal 、 J 、S)等、。
ジャーナル・オブ・イムノロジー(J、Immunol)、、137:2937 −2944(1986);マクドウガル・ジェイ・ニス等、、サイエンス、23 1382−385(1986);マトン・ビー・ジェイCMaddon、 P、 J)等1.セル(Cel+)、±1.338−348(1986);ソドロスキ ー・ジェイ(Sodroski 、 J )等、、ネイチャー、322:470 −474(1986);す7サンージエイ(Lifson、J)等、、ネイチャ ー、323=725−728(1986)。CD4の配列分析は、4つの免疫グ ロブリン関連ドメインを持った構造からの進化的起源を示唆した。クラークス・ ニス(Ciarks。
S)等、、プロシーデインダス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サ イエンス、 、(Proc、Natl、Acad、5ci)、 、 84 :  1649−1653(1987);リットマン・ディ・アール(Li ttma n、D、R,)等、、ネイチャー、主ス互:453−455(1987)。HI Vgp120の結合を媒介するのに2つのNH,末端ドメインのみが必要である 。トララネツカ−・ニー(Traunecker、A)等、、ネイチャー、33 土:84−86(1988);バーガー・イー・ニー(Berger、E、A、 )等、、プロシーデインダス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイ エンス、ニー・ニス・ニー、85:2357−2361(1988);リチャー ドソン・エヌ・イー(Richardson、N、E、)等、、プロシーデイン ダス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイエンス、ニー・ニス・ニ ー、印刷中(in press)。
CD4−gp120相互作用の研究及びその相互作用を妨害又は抑制しようとす ること、又は生命を脅かすHIV感染の作用を遅くするか又は逆転させることが できる手段を提供しようとすることに、相当な努力が払われてきた。いくつかの グループは、可溶性CD4(T4)タンパク質の持つHIVによる細胞の感染及 びその後の作用を妨害する能力について集中的に研究した。ハッセイ・アール・ イー(Hussey、R,E、)等0.ネイ二ヱユ、ユニ土ニアg−81(19 88);フィッシャー・アール・ニー(Fisher、R,A、)等1.ネイチ ヤー、33土ニア6−78(1988);ディーシーケイ・シー(DeenJ、 C−)等1.ネイチヤー、主1上:82−84(1988);トララネツカ−・ ニー等、、ネイチャー、ユニ土:84−86(1988)。全循環1973球個 体数の60−80%を構成する14973球(即ち、ヘルパー及びインデューサ ーTりンパ球)のHIV惑染を防止する手段は、特にこのような細胞のHIV感 染によって免疫系が完全に崩壊するという事実に照らして見れば非常に価値があ るであろう。カラン・ジエイ(Curran 、 J )等、、サイエンス、2 2旦:1352−1357(1985);ワイス・アール(Weiss、R,) 等、、ネイチャー、324:572−575(1986)。
本発明の開示 本発明は、HI Vgpl 2 Q工7ベロープタンパク質(HI Vgpl  20)に結合する可溶性ヒトCD4(T4)断片、HIVgp120.エンベロ ープタンパク質に結合する能力が改変されている(al tered)可溶性ヒ トCD4断片、このようなタイプのヒトCD4断片をコードしているDNA。
HIVによる細胞の感染を妨害するのに可溶性ヒトCD4断片を使用する方法、 可溶性ヒトCD4断片のアミノ酸配列を修飾する(modify)方法、及び可 溶性ヒトCD4断片のHIVgp120に結合する能力を修飾又は改変する方法 に関する。(CD4とT4とは本明細書では相互に交換可能に使用される)。
可溶性ヒトCD4断片は、CD4の疎水性トランスメンプラン領域を全然含んで いないか、又はこの断片の可溶化を妨害しない疎水性領域の一部(一般に6個の アミノ酸又はそれより少ないアミノ酸)しか含んでぃない。一般的分類又は区分 けとして、HIVgp120と結合する能力のある可溶性ヒトCD4断片は、生 物学的に活性な可溶性ヒトCD4断片と呼ぶ。下記に説明するように、生物学的 に活性な可溶性ヒ)CD4断片は、アミノ酸配列が天然に存在するCD4の対応 する部分とは幾分異なるように修飾することができる。HIVgp120に結合 する能力のあるすべてのこのような断片(即ち、天然に存在するCD4とアミノ 酸配列が対応している断片及び修飾されている(modified)断片)は、 本明細書で使用した用語、生物学的に活性な可溶性ヒトCD4断片の範囲内に含 まれる。しかしながら、説明を分かりやすくするために、アミノ酸配列に関して 幾分修飾されている可溶性CD4断片は、生物学的に活性な修飾された可溶性C D4断片(modified CD4 fragments)と呼ぶ。HIVg p120結合能力が変化したこれらの断片は改変された(altered)HI Vgl)120結合能力を持った修飾された可溶性CD4断片と呼ぶ。HIVg 結合能力が増加又は高められたこれらの場合に、このような断片は、高められた HIVgp120結合能力を持った生物学的に活性な修飾された可溶性CD4断 片と呼ぶことができる。反対に、結合能力が減少したこれらは、減少したHIV gp120結合能力を持った修飾された可溶性CD4断片と呼ぶことができる。
生物学的に活性な可溶性ヒトCD4断片は、幾つかの異なる方法で修飾すること ができる。可溶性ヒトCD4のアミノ酸配列は、1)l−ランケーションされる (けuncated)か、2)アミノ酸配列の置換、アミノ酸配列からの欠失( deletion)及び/又はアミノ酸配列への付加により改変されるか、又は トランケージ1ン及び改変の両方を受けることができる。
これらの3つのタイプ又は種類の断片は、それぞれ、トランケーションされてい る、改変されている及びトランケーション/改変されている、と呼ぶことができ る。
本発明の生物学的に活性な可溶性CD4断片は、HIVに結合する能力を有する 。故にそれらは、HIVによるヒトTリンパ球の感染ヲ防止する能力及び、細胞 から細胞へとHIVが移動する際に重要な役割を演じると考えられているヒトT リンパ球の融合細胞の形成を防止する能力も有している。
このような生物学的に活性な可溶性CD4断片は、診断、治療及び予防の目的に 使用することができる。例えば、そられは、生物学的試料(例えば血液、泳、唾 液、精液)中のHI vgの存在又は不存在を決定するのに使用することができ 、従ってHIVが試料中に存在しているがいないかを決定するのに使用すること ができる。更に、それらは、HIV惑染個体を生体内で(例えば感染した個体に 投与することにより)処理することができる。それらは、予防に使用することも できる。即ち、それらは、HIV感染の危険がある個体に投与することができる 。更に、それらは、例えば、ウィルスの導入に対するバリヤーとして使用される 材料(例えば、コンドーム、殺精子剤、下着、血液を採集、処理又は貯蔵するだ めの容器等)にコーティングすることにより、HIVによる感染を防止するのに 使用することができる。
改変されたHIVgp120結合能力を持った修飾された可溶性CD4断片は、 診断、治療及び予防の目的に使用することができる。それらは、生物学的に活性 な可溶性ヒトCD4断片の使用について上記した方法と同様にして使用すること ができる。
図面の簡単な説明 第1図は、可溶性CD4タンパク質の370個のアミノ酸配列(T4や、没呼ぶ )をコードするT4 5EC1cDNAのヌクレオチド配列(T 4 、、、配 列と呼ぶ)である、cDNA及びコードされたCD4タンパク質の修飾は、箱形 に囲った区域により示される。容箱は修飾がなされた位置のヌクレオチド三塩基 連鎖及びコードされたアミノ酸を表している。
第2図は、本発明の発現ベクターの構築の概略図である。
第3図は、本発明の生物学的に活性な修飾された可溶性CD4断片を製造する方 法の概略図である。
第4図は、ウィルスタンパク質複製に対する本発明の可溶性CD4断片の効果及 び対照タンパク質の効果を示すグラフである。
M5図は、本発明の可溶性CD4断片にょるCTLエフェクター機能の抑制がな いことを示すグラフである。
第6図は、本発明の可溶性CD4断片による正常なヘルパー下リンパ球の増殖の 抑制がないことを示すグラフである。
第7図は、天然の(native)CD 4タンパク質及び組換えCD4タンパ ク質の構造を示す略図である。
第7A図は、第1図のcDNA配列から導かれた天然のCD4タンパク質構造の 表示である。括弧内の数字は4つの推定されている細胞外ドメインを示し、16 .84.130.159.303及び345のSlkシスティン残基の位置を示 す。Tmはトランスメンプランヲ表シ、Ctyは細胞質領域を示す。878図は T4−、rタンパク質の略図である。第7C図は、T4.、sタンパク質の完全 なアミノ酸配列を表す。
第8図は、4つの免疫グロブリン状ドメイン、3つのジスルフィド結合及び2つ の潜在的グリコジル化部位(potential glycosylation  5ites)を示しているCD4タンパク質T4−、Iの略図である。アミノ 酸の番号付けはハッセイ等、、ネイチャー、ll土ニア8−81(1988)、 に従う。16の突然変異の位置(表参照)は、線の下に示されている。三角形は 、最初の182個のアミノ酸のみを含むタンパク質を造り出すために特定部位突 然変異誘発(site directed mutagenesis)により導 入された停止コドンを示す。
第9図は、T4−+及び、CD4構成物(CD4 constructs)’t ’ トランス7エクシタンされた3″S−システィン標識Co5−IJI胞の上 澄液からのCD4のトランケーションされた182アミノ酸バージヨンの抗CD 4免疫沈でん(anti−CD4 in++nunopredipitatio n)及び抗gp120共沈の結果を示す。レーンlは、T4□、含有プラスミド でトランスフェクションされモして抗T8(21Thy2D3X対照)と免疫性 でんされたCo5−1細胞からの上澄液の免疫性でんを表し、レーン2は、対照 抗T8抗体を使用した182アミノ酸トランケーシヨンによりトランスフェクシ ョンされたCo5−1細胞からの上澄液の免疫性でんを表し、レーン3は、抗C D4抗体(19Thy5D7)とのT4□1の免疫性でんを表し、レーン4は、 抗CD4とT4e−1の182アミノ酸トランスフエクシヨンの免疫性でんを表 し、レーン5は、gp120の存在下に抗gp120(デュポン)と74−1の 共沈を表し、レーン6は、gp120の不存在下に抗gp120とT4−+の共 沈を表し、レーン7は、gp120の存在下に抗gp120とT4−、+の18 2アミノ酸トランケーシヨンの共沈を表す。すべての試料は非還元的に実験され た。分子量マーカーは、ホスホリラーゼB(97,4WD)、ウシ血清アルブミ ン(69KD)、オバルブミン(46KD)、カルボニックアンヒドラーゼ(3 0KD)、ラクトグロブリンA(18,4KD)である。
第1(lは、T4−r、M5、MIO,M?及びM3でトランスフェクションさ れたCo5−1細胞からの315−システィン標識上澄液の抗CD4免疫沈でん の結果を示す。沈でんはgp120の存在下(+)又は不存在下(−)に行なわ れた。
本発明の詳細な説明 本発明は、HIVgp120に結合する可溶性ヒトCD4断片、及び改変された gp120結合能力を持つ可溶性ヒトCD4断片、可溶性ヒトcD4断片をコー ドしているDNA、可溶性ヒトCD4断片を製造する方法、及び細胞のHIV感 染を妨害するために本発明の可溶性ヒトcD4断片を使用する方法に関する。特 に本発明は、アミノ酸配列が天然に存在するヒトCD4の対応する領域の配列と 同じである可溶性ヒトCD4断片、アミノ酸配列が天然に存在するヒトCD4の 対応する領域の配列とは下記する如く異なるようにアミノ酸配列が修飾されてい る可溶性ヒトCD4断片、結合能力が天然に存在するヒトCD4又は対応するヒ トCD4断片の結合能力とは異なる可溶性ヒトCD4断片、及びこのような可溶 性ヒトCD4断片をコードしているDNAに関する。
本発明の可溶性ヒトCD4断片は、天然に存在するCD4の疎水性トランスメン プラン領域を全然含まないか又は断片の可溶化を妨げない程度に十分に短い(即 ち、一般に6個のアミノ酸又はそれより少ないアミノ酸)疏水性領域の一部を含 む。HIVgp120に結合する能力のある可溶性ヒl−CD4断片は、本明細 書では、生物学的に活性な可溶性ヒトCD4断片と呼ぶ。生物学的に活性な可溶 性ヒトCD4断片は、HIVgp120に有効に結合することができる程度に十 分に長い(例えば10個のアミノ酸又はそれより長いアミノ酸)。これらの断片 はヒトCD4の対応する領域と完全な相同性を示す必要はない。むしろ、それら はHIVgp120に結合するのに十分な相同性を有するべきである。
更に本発明の生物学的に活性な可溶性ヒ)CD4断片は、HIVに感染していな いヒトTリンパ球の機能又は増殖を妨げることなく HI vgp120に結合 する結果として、抗HIV作用を及ぼすことができる。即ち、本発明の生物学的 に活性な可溶性ヒ)CD4断片は、下記するとおり、高濃度ですらクラスIIM MC認識行為(即ち、CTLエフェクター機能)を抑制しないで且つクラス■指 向生理学的子細胞応答(C1ass−U−directed physiolo gic T cell responses)に対して認められる程の影響を与 えないで、HIVによるヒトTリンパ球の感染を防止しそしてHIVエンベロー プで誘発される融合細胞形成(HIV envelope−induced s ynctium formation)及びHIV複製を抑制することが示され た。
本明細書で使用した、用語、可溶性ヒトCD4断片は、HIVgp120に結合 することができる総ての可溶性ヒトCD4断片(即ち、アミノ酸配列が天然に存 在するヒトCD4の配列に対応している可溶性ヒトCD4断片及びアミノ酸配列 の修飾がなされている可溶性ヒトCD4断片)を包含する。アミノ酸配列が修飾 されている生物学的に活性な可溶性ヒ)CD4断片は、生物学的に活性な修飾さ れた可溶性ヒ)CD4断片と呼ぶ。HIVgp120結合能力が変化した断片( 結合能力が天然に存在するCD4の対応する又は同等な部分の結合能力と異なる という結果を伴って)は、改変されたHIVgp120結合能力を持つ修飾され た可溶性ヒトCD4断片と呼ぶ。
本発明の生物学的に活性な修飾された可溶性ヒ1−CD4断片は、アミノ酸配列 が1)トランケーションされている(truncated)か、2)ヒトCD4 のアミノ酸配列からの欠失、ヒトCD4のアミノ酸配列中の置換及び/又はアミ ノ酸配列への付加の結果として改変されているか、又はアミノ酸配列がトランケ ーションされており、且つトランケーションされた形態又は部分が、対応する部 分又はセグメント中に存在するアミノ酸配列からの欠失、アミノ酸配列中の置換 及び/又はアミノ酸配列への付加を伴っている、という点で、可溶性ヒトCD4 の断片とは(例えば第1図又は第7C図に示された配列とは)異なる。
改変されたHIVgp120結合能力を持つ修飾された可溶性ヒトCD4断片は 、得られるCD4断片が、対応する(改変されていない)可溶性ヒ)CD4断片 のHIVgp120結合能力又は親和性より小さいHIVgp120結合能力又 は親和性を有するか又は対応する(改変されていない)ヒトCD4断片のHIV gp120結合能力又は親和性より大きいHIVgp120結合能力又は親和性 を有するように、可溶性ヒトCD4のアミノ酸配列が選ばれた部位(1つ又は複 数の)で改変されている修飾された可溶性ヒ)CD4断片である。このような断 片は、それぞれ、減少したHIVgp120結合能力を持った修飾された可溶性 ヒ1−CD4断片及び高められたHIVgp120結合能力を持った修飾された 可溶性ヒトCD4断片と呼ぶ。
特に、改変されたHIVgp120結合能力を持ったCD4断片は、改変された gp120結合能力を持ったCD4断片のアミノ酸配列が、gp120結合のた めに重要であることが見出だされた部位(1つ又は複数)で可溶性CD4タンパ ク質のアミノ酸配列と異なっているという点で可溶性ヒトCD4断片とは異なっ ている。現在までのところ、ap120結合のだめに重要な部位が同定されてい なかったので、可溶性CD4断片のgp120結合能力を選択的に改変すること は可能ではなかった。このような重要な部位は、オリゴヌクレオチド指向突然変 異誘発(ol igonucle。
tide−directed muLagenesis)により同定され、そし てヒトCD4タンノくり質のドメインI及びドメイン■に存在することが見出だ された。このことは、HIVgp120結合部位が複雑でありそして両方のNH ,末端ドメイン(NH,−terminal domains)に関与している ことを示唆する。
第1図に示されているように、T4cDNAの修飾を行いそしてコードされたC D4断片を発現させた。得られるCD4断片は、試験管内で改変されたap12 0結合能力を持つことが示された。これらの場合に、ap120結合能力は阻害 された(abrogated)。これらの同じ部位及びまだ同定されていない他 の部位での修飾を同様にして行ってgp120結合能力を高め及びgp120結 合能力を減少又は小さくする゛ことができる(しかしなくはならない)。
以下は、本発明の可溶性ヒ)CD4断片を製造する方法の簡単な説明であり、こ れらは後に実施例で詳細に説明する。
生物学的に活性な可溶性ヒトCD4断片の製造可溶性ヒ1−CD4断片を製造す るのに使用されるグラスミドの構築は第2図を参照して最も良く説明することが できる。第2図に示されているように、トランケーションされたCD4遺伝子を 含むプラスミドベクターPAc373/T4.、、をプラスミドpAc373と pSP65−T4とから構築した。実施例1に詳細に説明されているように、分 泌された形態のCD4分子は、pSP65−74に含まれているCD4cDNA インサートを放出することにより生産された。CD4cDNAインサートをNc i Iで消化してt、17kbの断片を生成させる。この断片はATG開始コド ンが欠如しておりそしてトランスメンプラン領域の直ぐ前で終わる。この1.1 7kb断片を合成リンカ−に連結して、成熟細胞外セグメントの371残基(T 4 、、+)又は370残基(’r 4、.1)が保存されるであろうという結 果を得た。
組換えプラスミドを生成させ、2つ(pAc373/T4.3.及びpAc37 3/T 4 、、、と名付ける)を詳細に特徴付けた。トランケーションされた CD4cDNA構築物を公知の方法を使用して、相同性組換えにより、スミス( Smith)等、、グロシーデインダス・オプ・ザ・ナショナル・アカデミ−・ オブ・サイ177、、、:L −−!ス−ニー(Proc、Natl、Acad 、Sci 、。
U、S、A、)、、82:8404−8408(1985)。バキュロウィルス (Baculovirus)のストックを使用して、公に入手可能なスポドプテ ラ・フルギペルダ(Spodoptera FrugiperdaX S F  9 )細胞に感染させた。次いで、T4.、cDNA又は野性哉AcNPVを含 む組換えバキュロウィルスで感染させたSF9細胞をJIS−メチオニン中で培 養しそして5DS−PAGE、統いてオートラジオグラフィーにより検査した。
T4−−+ポリペプチドは、TAaw1組換えバキュロウィルスで感染させたS F9細胞の主な分泌生成物であることが示された。T4−=を組換えバキュロウ ィルス感染から54時間後に得られたSF9細胞からの上澄液の5DS−PAG E分析での主たる3115標識タンノくり質ノ(ンドは、還°元条件下に50K Dバンドであった。CD4物質は、野性fiAcNPV感染細胞の上澄液から沈 でんせず、全上澄液中に検出されなかった。
2つの代表的なT4.ヨ、調製物の各々から、51KDの分子量を持つ還元条件 下に移動するタンパク質が得られた・異なる移動度(T4・・1タンパク質につ いて観察された移動度とは異なる)は予想されなかつことであり、T4.1は、 ポリヘトリン遺伝子(Polyhedrin gene)との融合から導かれた 17の追加のカルボキシ末端アミノ酸を含有していることを示した。
実施例1に記載の如く、50KDT4.ヨ、及び51KDT4.、□タンパク質 はCD4遺伝子の生産物であることが更に分析により証明された。
バキュロウィルス系で生産された可溶性CD4タンパク質は、実施例1に記載の 如く2つの相互共沈実験(reciprocal co−precipitat ion experiments)を用いて、HIVgp120外側糖タンパク 質に結合することが示された。T4.、+タンパク質によるCD4+84リンパ 球へのHI Vgp120結合の抑制も又、”r 4 、、、及びT4.、!タ ンパク質(実施例1)によるHIV複製の抑制及びHIVエンベロープ誘発融合 細胞の抑制と同じく証明された。前記しそして実施例1で詳細に説明したように 、これらの効果は、高濃度ですらクラスI[MMC認識行為に対して認められる 程の影響を与えないで(即ち、それらはCTLエフェクター機能を抑制しない) CD4断片により生じることが示された。更に、可溶性CD4断片は、クラス■ 指向性生理学的T細胞応答に対して認められる程の影響を及ぼさないことが示さ れた。それらは、T4+テタヌストキソイド特異的クラスI[MMC拘束ヘルパ ーT細胞クロりンCTT7(実施例1)の増殖に対して影響を及ぼさないことが 示された。
T4.、タンパク質又は他のそれらの誘導ペプチド断片とHIVgp120との 特異的な物理的相互作用を更に分析するために他の方法を使用した。この方法は 実施例2に詳細に説明されている。簡単に言うと、この方法は、5DS−PAG Eの寸法分別(size fractionation)、続いてポリビニリデ ンジフルオライド膜へのT4−、zタンパク質のエレクトロブロッティング(e lectroblotting)を使用した。この研究の結果(実施例2参照) は、非還元下に電気泳動させる場合の、50KDMWにおける単一バンドのT4 −2タンパク質は、HIVgp120に強く結合することができることを示した 。反対に、還元又は還元及びアミドメチル化した場合には同じ量のT4−2’は HIVgp120に結合しなかった。T4 、、。
タンパク質について同じ結果が得られた。
精製したT 4、.5ンバク質の酵素による断片への切断(fragmenta tion)も行った。パパイン消化の結果は、HIVgp120に結合する28 KDの移動度を持つ断片の存在を示した。それは元のT4.ヨ、タンパク質と同 じ有効性でH’l Vgpl 20に結合すること及びT4.、+タンパク質の アミノ末端領域から誘導されたそのままの(intact)ポリペプチド鎖であ ることが示された。実施例2に記載の如<、HIVgp120結合断片の性質を 更に明確にするために、トリプシンを使用して74−2の断片に切断する同様な 実験も行った。
生物学的に活性な可溶性ヒトCD4断片の修飾成熟CD4タンパク質(T4SE C1cDNA)の370のアミノ酸をコードするcDNA配列を第1図に示し、 コードされたCD4タンパク質の推論されたアミノ酸配列も示す。第1図に示さ れたようにT4cDNAを修飾し、コードされた可溶性CD4断片を発現させた 。得られるCD4断片は、溶液中のHIVgp120と可溶性CD4タンパク質 との複合体を検出することができることにより証明されるとおり、試験管内でH IVgp120に結合することが示された。
前記しそして実施例1に説明したように1第1図のヌクレオチド配列によりフー ドされた生物学的に活性な可溶性ヒトCD4断片は、HIVgp12Qに結合し 、そしてHIVに感染していないとトTリンノく球の機能又は増殖を妨げないで T細胞のHIV感染を妨げる。
簡単に言うと、生物学的に活性な修飾された可溶性CD4断片は、下記のパラグ ラフに記載されそして第3図に概略図で示されている如くして製造される。この ような断片の製造の詳細な説明は実施例3で行う。
可溶性CD4断片をコードするDNAは、このような断片をコードしているcD NAを含むベクターからそれを切り出すなどの組換えDNA法を使用すること、 又は可溶性CD4断片をコードしているDNAを公知の方法を使用して機械的及 び/又は化学的に合成することにより製造される。
いずれの場合も、得られるDNAは、試験管内でHIVのap120エンベロー プタンパク質に結合する能力のある可溶性CD4断片をコードしており、この可 溶性CD4断片は、CD4の疎水性トランスメンプラン領域を全然含んでいない か、又はこの断片の可溶化を妨げない程度に十分に小さいその領域の一部(一般 に6個のアミノ酸又はそれより少ない)を含む。更に、CD4断片は、HIVg p120エンベロープタンパク質に有効に結合するのに十分に長い(例えば、1 0個又はそれより多くのアミノ酸)。
CD4断片をコードしているcDNA又はDNAを使用して、その後の突然変異 誘発のためのテンプレートを製造する。下記するとおり、これは、M13などの 一本鎖バタテリオファージクローニングベヒクルを使用して行うことができる。
これにより、可溶性CD4断片をコードしているDNAの二本鎖の1つのみに対 して相同な一本鎖DNAが生成される。得られる一本鎖DNAは、下記の如く、 生物学的に活性な修飾された可溶性CD4断片を生成させるためのテンプレート として使用される。
オリゴヌクレオチドを、それらの配列が可溶性CD4断片の生産のために後に使 用されるDNAのヌクレオチド配列に組み込まれるとき、コードされたCD4タ ンパク質の変化をもたらす(第1図のヌクレオチド配列によりコードされたCD 4タンパク質とは異なる)塩基変更部(1つ又は複数)を含むように、製造され る。このようなオリゴヌクレオチドは、標準的方法により製造される。塩基変更 部(1つ又は複数)を有するオリゴヌクレオチドは、突然変異誘発オリゴヌクレ オチド又は突然変異体オリゴヌクレオチド(mutagenized or m utant oligonucleotides)と呼ぶ。
このようにして製造された突然変異体オリゴヌクレオチドを、前述の如くして製 造されたテンプレートにハイブリダイズさせて(例えばキナーゼ処理することに より)テンプレート−突然変異体オリゴヌクレオチド複合体を生成させる。この 複合体は突然変異体プライマー/テンプレート(mutant primer/ lemplate)と呼ぶ。この突然変異体プライマー/テンプレートは、周知 の方法を使用して、DNAの第2の鎖の製造に使用される。例えば、第2DNA 鎖の合成は、dcTP−3の存在下にDNAポリメラーゼのフレノウ断片により 行なわれる。ティラー・ジエイ・ダブリュ(Taylor、J、W、)等、、ヌ クレイツク・アシッド・リサーチ(Nucleic Ac1ds Re5ear ch)、上3:8749−8764C1985);ティラー・ジェイ・ダブリュ 等9.ヌクレイツクアシッド・リサーチ、13:9764−8785(1985 );ナカヤマ、ケイ及びエフ・エクスタイン(Nakayama、に、 and  F、 Eckstein)、ヌクレイツクアシッド・リサーチ、上A:967 9−9698(1986)。得られるDNAの鎖は、T4cDNAのヌクレオチ ド配列中に修飾(1つ又は複数)を含んでおり(即ち、第1図に示されたヌクレ オチド配列と異なる)、突然変異体調と呼ぶことにする。
復製されなかった一本鎖DNAを除去し、二本鎖DNAを選ばれた制限酵素(例 えばホスホロチオニー14)NAを切断せず、従ってdCTP−3又は突然変異 体調を含む新規なりNA鎖を切断しないNe1I)でニックする。ニックされた 修飾されていないDNAを、エキソヌクレアーゼmなどの他の酵素による消化に より除去する。得られるギャップのあるDNAを再重合して、そして突然変異体 調は再重合のためのテングレートとして働くので、突然変異又は修飾が画調にフ ビーされる。
一度生成されると、画調が可溶性CD4断片のアミノ酸配列中の対応する修飾を コードしている突然変異又は修飾を含んでいるところの二本鎖DNAは、コンピ テントバクテリア宿主などのコンピテント宿主細胞に導入される(形質転換によ り)。得られるプラークを生育させ、それらの中に含まれているDNAを公知の 方法を用いて単離し、配列を決定して、突然変異の存在を確認する。
このようにして製造された突然変異されたDNAは、それを含むM13ベクター から切り出され、CDM3などの適当な発現ベクターに導入され、Cos細胞な どの適当な宿主細胞中にトランスフェクションされ、この細胞中で発現される。
アルファオ・エイ・及びビー・シード(Aluff。、A、 and B、5e ed)、プロシーデインダス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ−、オブ・サイ エンシズ、ニー・ニス・ニー、84:3365−3369(1987)。結果と して、突然変異体CD4タンパク質を公知の方法を使用してアッセイすることが できる。ベクター−インサート連結混合物を公に入手可能なE、coli  M C1061P3などのコンピテント宿主バクテリアに導入し、放射標識されたT 4DNAをしようして突然変異体T4cDNAsを含むCDM8を同定する。
突然変異体T4cDNAを含むベクターによりトランスフェクションされたCo s細胞における、HIV結合能力のある修飾された可溶性CD4断片(即ち、生 物学的に活性な修飾された可溶性CD4断片)の生産は、下記する公知の方法を 使用してアッセイされる。
この方法の結果として、生物学的に活性な修飾された可溶性CD4断片をコード している二本gDNAが生成され、コードされたCD4断片は発現され、HIV gp120エンベロープタンパク質に結合するその能力は評価される。
本発明の生物学的に活性な修飾された可溶性CD4断片を製造するための別の方 法は、ペプチド合成を用いてこのようなアミノ酸配列を持ったペプチド又はポリ ペプチドを製造することである。
本発明のこの点は、ここでは特定の修飾について説明する。これは実施例3に詳 細に述べられており、その製造は第3図に示されている。しかしながら、これは 限定することを意味するものではなく、公知の方法と本発明の方法を使用して他 の修飾がなされうろことは理解されるべきである。
T4cDNA及び突然変異誘発のためのテンプレート第1図に示されたように、 制限酵素BamHIを使用して、プラスミドベクターpAc373/T4.−r からT4.、cDNAを切り出した。断片の末端をDNAポリメラーゼIでプラ ント末端とし、断片をXbaIリンカ−に連結させた。連結された断片をXba Iで切断し、過剰のりンカーを除去し、リンカ−の結合した断片をXba切断M 13(複製形)に連結した。Ml3は、サイズが約6.5kbの閉じた環状DN Aゲノムを有する一本鎖バクテリオファージクローニングベヒクルである。メッ シング、ジエイ・及びジエイ・ビエラ(Messing、J、 and J、  Viera)、グz 不(Gene)、1旦:269−276(1982)。こ のベヒクルはこのような情況において有用なりローニックベヒクルである。何故 ならば、これに感染した細胞はクローニングされたDNAの二本鎖の1つのみに 対して相同なそしてテンプレートとして使用することができる一本鎖DNAを含 むファージ粒子を放出するからである。得られる連結混合物をコンピテントTG I宿主バクテリア中に形質転換し、宿主バクテリアを平板培養した。T4オリゴ ヌクレオチドを使用してプラークをスクリーニングした。
センスオリゴヌクレオチドにハイブリダイゼーションするプラークを選び、生育 させて突然変異誘発のための一本鎖MI3テンプレートを生成突然変異誘発は、 アメルシャム(Amersham)により市販されておりそしてエクスタイン( Eckstein)の方法に基づいている(実施例3)プロトコルにより行った 。
組み込まれたとき、コードされているCD4タンパク質中にアミノ酸の変更を生 じさせる(第1図のcDNAタンパク質によりコードされたCD4タンパク質と は異なる)塩基変更部を配列の中に含んでいるオリゴヌクレオチドを標準的方法 を使用して生成させた。この場合に、CD4分子のトランケーションがアミノ酸 #■83の位置に導入された。普通のT4cDNA配列は、G−AAG−GCC −工且且−AGC−ATA−G(第1図参照)である。配列5’G−AAG−G CC−工ΔΔ−AGC−ATA−Gを持ったオリゴヌクレオチドを合成した。2 つの配列の差はアンダーラインを施しである。普通のT4cDNAのTCCによ りフードされたセリンは停止コドン(TAA)に修飾されており、コードされた 修飾されたタンパク質はこの点で終わっている(末端三塩基連鎖がGCCであり 、末端アミノ酸がアラニンであるcDNA断片を生じる)。
二本鎖DNAの製造 修飾されたオリゴヌクレオチドをキナーゼ処理し、モしてdCTPoeSの存在 下にDNAポリメラーゼのフレノウ断片によるDNAの第2の鎖の合成のための テンプレートとして働<Ml 3T4テンプレートにハイブリダイゼーションさ せた。ティラー・ジェイ・ダブリュ(Taylor、J。
ヌクレイツクアシッド・リサーチ、−口−:9764−8785(1985): ナカヤマ、ケイ及びエフ・エクスタイン(Nakayama、に、 and F 、 Eckstein)、ヌクレイツクアシッド・リサーチ、■:9679−9 698C1986)。これにより普通のT4cDNAヌクレオチド配列(即ち第 1図に示された配列)の修飾を含むDNAの鎖(第2鎖)が生成された。この修 飾された鎖を突然変異体調(mutant 5trand)と呼ぶ。複製されな かった一本i11[DN、Aを除去し、二本鎖DNAを制限酵素Nci Iでニ ックした。
NcilはホスホロチオエートDNAを切断しないので、新しい鎖はdcTP− 5を含んでおり、突然変異部はニックされなかった。ニックされた、修飾されな かったDNAは、他の酵素(エキソヌクレアーゼ■)による消化により除去され た。
このギヤングのあるDNAを、T4DNAリガーゼの存在下にDNAポリメラー ゼエを使用して再重合した。突然変異体鎖がテンプレートとして作用したので、 突然変異又は修飾は両鏡にコピーされた。得られる二本MDNAを形質転換によ りコンピテントTGIに導入した。マンデル・エム及びニー・ヒガ(Mande l、 M、  and A、 Higa)、ジャーナル・オブφモレキュラー・ バイオロジー(Jorurnal of Mo1ecular Biology )、53:154(1970]。誘導されたプラークを生育させ、−末鎖の複製 形態DNA5を単離した。このDNAの配列を決定して突然変異の存在を確認し t;。
突然変異したDNA(上記のように、修飾されたオリゴヌクレオチドを使用する DNA合成の結果として導入された突然変異を含むDNA)を、複製形態のDN AからXbaにより切り出し、Xbaにより切断されているベクターCDM8に 連結した。このCDM8ベクターを、トランスフェクションによりCos細胞中 で発現させる。Cos細胞はシミアンウィルス(simian virus)4 0(SV40)DNAにより形質転換されたサル腎臓細胞系統であり、このシミ アンウィルス40(SV40)DNAは、機能的初期遺伝子領域を含んでおり、 従って構成的j:5V40大T抗原を大曳抗原が、ウィルスDNA複製の欠陥の ある複製起点(defective origin)を有している。グルラマン ・ワイ(Gluzman、Y、)等、、セル(Cell)、ベクターをCos細 胞中にトランスフェクションし、この細胞中で発現すせ、かくして突然変異体C D4タンパク質をアッセイすることを可能とする。ベクター−インサート連結混 合物をコンピテントMC106]、P3宿主バクテリアに導入し、突然変異体T 4cDNAを含むC0M8を放射標識したT4DNAにハイブリダイゼーション させることにより同定した。アウスベル・エフ・エム(Ausubel、F、M 、)等(編者)、カレント・プロトコル・イン・モレキュラー・バイオロジー( Current Protocols in Mo1ecular Biolo gy)、グリーン・パブリック・アソシエーテズ(Greer+Publish ing As5ociates)、1.4.9頁(1988)。シード・ビー及 び3369(1987)。少量調製D N A s(mini−prep DN A5)の制限酵素分析を使用して、’CDM8ベクター中のインサートの正しい 位置を決定した。
修飾された可溶性CD4断片のHIV結合能力の決定突然変異体T4cDNAを 含むCDM8ベクターでトランスフェクションされたCos細胞を、下記節に簡 単に述べられそして例示に詳細に述べられているように、HIVに結合する能力 のある修飾された可溶性CD4タンパク質の生産についてアッセイした。
突然変異体T4cDNA含有CDM8ベクターでトランス7エクシ3ンされたC o5Jl[l胞を処理して透析された上澄液を生成させ、この上澄液を、非特異 的結合を最少とするためにセファロース支持体に結合した対照ウサギ抗T細胞受 容体1gGで予め清掃した。
この予め清掃した上澄液を、セファロース支持体に結合したモノクローナル抗C D4抗体(19Thy5D?)と免疫法でんさせた。19Thy5D7は、gp 120の結合についてHIVと競合するT44エピトープ位に対する抗体である 。かくして、上澄液の成分の197hy5D7への結合は、HIVに結合する能 力のある成分が上澄液中に存在していることを示唆する。
このようにした製造された修飾された可溶性CD4断片のHIV外側gp120 糖タンパク質に結合する能力は、直接下記の如くして決定することができる。
最適レベルの組換え分泌CD4タンパク質(recombinant 5eCr etedCD4 protein)を含むことが決定された標識されそして透析 されたCos上澄液を共沈の検査のために採取する。例えば、67ngのgp1 20(PBSlo、1%BSA中67pg/mQでlμI2)をCos上澄液0 .5mQに加えることができる。対照として、上澄液0−5mQの第2アリクオ ートにはなにも加えない。37℃で2時間インキュベーションしj;後、500 ngのモノクローナル抗gp120を雨上澄液に加え、統いてセファロース4B に結合したウサギ抗マウスIgGC10μg)を加える。次いで試料を100μ gの冷PBSで2回洗浄し、非還元性SDS試料緩衝液(30μQ)で溶離する 。アリフォートを12.5%非還元5DS−PAGEで試験し、続いてオートラ ジオグラフィーで試験する。Cos系で生産されたT4□、タンパク質(修飾さ れたT4DNAによりコードされているタンパク質)は、ap120の存在下に 抗gp120抗体と容易に共沈することができる。CD4タンパク質(T 4  、、l)に対するウサギ異種抗血清も又、モノクローナルCD4エピトープがも はや存在していない修飾されたCD4生成物の同定に利用できる。かくして、こ れは、gp120結合物質の不存在下ですらCD4関連タンパク質がCos中で 翻訳されていることを確かめることを可能とする。Cos中で生成されたT4. 3.タンパク質とgp120との共沈は、抗gp120抗体+ウサギ抗マウスI gの存在下に容易に検出することができる。共沈した生成物は、オートラジオグ ラフィー後の5DS−PAGE分析で50KDバンドにあるであろう。gp12 0の不存在下では同等な3fiS−システィン標識”r4.、、バンドが検出さ れないという事実は、この反応の特異性を証明する。
上記の如くして製造された修飾された可溶性CD4タンパク質は、アミノ#18 3までのCD4タンパク質のアミノ酸配列(第1図に示されたように)を含む。
このHIVへの結合能力、従ってウィルスによる細胞の感染を妨げる能力の他に 、このトランケーションされた可溶性CD4タンパク質は、T J t x l 中に存在するグリコジル化部位に欠けており、従って免疫原性が少ないはずであ る。更に、第1図のヌクレオチド配列によりコードされた成熟CD4タンパク質 中に存在する末端アミノ酸(ヒスチジン)は、本発明の生物学的に活性な修飾さ れた可溶性ヒトCD4断片には存在しない。それは天然のCD4分子中にも存在 しない。このようにして製造されたCD4断片にはグリコジル化部位は存在しな いので、このタイプの断片は、バクテリア宿主中で発現させることができる。
アミノ酸残基1−182(第1図に示されたような)を有するCD4タンパク質 の免疫法でんは、トランスフェクションされたCos上澄液からの19Thy5 D7免疫沈でん物の5DS−PAGEでの約19KDのバンドを同定する。ap 120及び抗gp120抗体との共沈の検査で同じバンドが同定される。
前述の如く、アミノ酸183でのタンパク質のトランケーションにつぃて前記し た如くして製造することができるCD4タンパク質ノ多くノ可能な修飾(例えば 、アミノ酸配列の変更、トランケーション)がある。
これらの修飾のいくつかは前記に説明した。追加の修飾は、修飾されたDNAが 修飾された可溶性ヒトCD4断片を生じるように、CD4をコードしているDN A内の他の部位で行うことができる。生物学的活性(例えば、HIVgp120 に結合する能力及び細胞のHIV感染を妨げる能力)は本明細書に記載の如くし て評価することができる。
例えば、種々のアミノ酸のところでトランケーションを行うことができる。1つ の場合には、アミノ酸369後のT4o+のトランケーション(即ち、カルボキ シ末端ヒスチジンの除去)を、停止コドンの挿入(81図参照)により同様にし て行うことができる。得られるトランケーションされた形態はHIV結合能力を 保持していると予想するのは合理的である。更に、このような修飾された形態は 、第1図のc D N AによりコードされたCD4タンパク質中に存在してい て天然分子中には存在しないヒスチジンに欠けているいう利点を有する。
他の方法は、フードされたタンパク質の1つ又はそれより多くのドメインを含む 断片が得られるような方法で、生物学的に活性な可溶性CD4断片を製造するこ とである。
1つ又はそれより多くのドメインが存在している本発明の断片の製造は、例えば 、HIVとCD4との結合には少なくとも最初の2つのドメイン(第7図参照) が重要である故に、興味深い。即ち、CD4(T4)の外側セグメントは、比較 的高い親和性で主HI Vフートタンパク質(ap120)に結合することによ り、HIVに対するT細胞受容体として機能することが知られている。
しかしながら、gp120に結合するCD4分子の領域はまだ明確にされていな い。仮定された生理学的CD4リガンドであるクラスI[MHC分子の不変領域 にCD4の同じセグメントが結合するのか又はCD4の異なるセグメントが結合 するのかは知られていない。モイエル・ニス(Mメン・ダブリュ(Biddis on、W)等、、ジャーナルメオブ・エキスペリメン分析は、4つの免疫グロブ リン関連ドメイン(第1A図)を持った構造からの進化的起源を示唆した。これ らのドメインの2つ(最初の2つ)は、HIVgp120の結合に関与している 。ドメインlと名付けたNH,末端CD4ドメイン(アミノ酸1−92)は、I g軽鎖可変領域に対する大部分の構造的相同性(アミノ酸レベルで約32%)を 担っている。14の不変残基の内8つが、T4のドメインlとVにドメインとの 間に保存されている。マトン・ビー(Maddon、P)等0.肚、42:93 (1985]。
CD4配列のドメイン1の第1システインと第2のシスティン(アミノ酸16及 び84;第7A図及び第7B図参照)は、67個のアミノ酸により分離されてお り、これは1g7アミリーの構成員に類似した位置と間隔である。ヒツジ及びマ ウスCD4に対する類似性により、ヒトCDJ中のこれらのシスティンも又Vド メインの保存された鋼内ジスルフィド結合特性を形成する。更に、第2の構造分 析は、CD4ドメインl内の7つのβ鎖の存在を示唆している。鋼内ジスルフィ ドによりブリッジされたシスティンは、仮想的ドメイン2(アミノ酸120乃至 151)の境界を形成しており、それらのまわりには成る短い1g状配列のスト レッチがクラスターされている。対照的に、ドメイン3にはシスティンは見出だ されないが、ドメイン3はポリIg受容体との配列整合により相同性を担ってい る。
免疫グロブリンV状ドメインを含むCD4のNH,末端領域は、gp120相互 作用に必要であることが示された。対照的Iこ、2つの潜在的N−グリコジル化 部位を含む分子のカルボキシ末端半部は必要であるようには見えない。
例えば、位置128のバリンコドン(第1図のGTG)後のTAA終結コドンの 挿入は、ドメイン]T4..l構成物の生成をもたらす。ドメインl T 4  、、I構成物及び部分ドメイン2突然変異体は、TAG終結コドンが第4システ イン後に挿入される場合に得られ、これはアミノ酸162(第1図)の後のトラ ンケーションを生じる。これは、)IIV結合能力のある修飾された可溶性CD 4断片を生じさせ、そして細胞系統に構築物を導入するための改良された能力の 故に、製造/生産を容易にするであろう。
同様にして、ドメイン1.2及び部分ドメイン3構成物の製造を行うことができ る。この場合に、アミノ酸位置243(第1図参照)のグルタミンをコードして いる三塩基連鎖は、TAG終結コドンに変えられる。
これは、tJc4システィンの後の終結により得られるタンパク質について前記 した利点と同じ利点を有する修飾された可溶性CD4タンパク質を生成させる。
位置271及び300のアスパラギン及びN−結合グリコシル化部位(N−1i nked glycosylation 5ites)をアスバレートに転化す るのに、本明細書に述べた方法を適当に修正して使用することができる。これ1 よ、同じ構成物(constrncts)又は2つの別々の構成物(各々2つの 修飾の1つを含む)において行うことができる。いずれの場合にも、指示された 位置の2つのコドンが修飾される。アミノ酸271のコドンの場合はGACに、 アミノ酸300のコドンの場合はGATに修飾される。この修飾されたタンパク 質も又HIVに結合し、そしてグリコジル化部位はもはや存在していないので、 このような部位を含む断片よりも免疫原性が少ないという利点を有する。
成熟CD4タンパク質の追加の修飾は、所望に応じて同様に行うことができ、次 いで本明細書に記載の手段によってHIVに結合する能力を有することが示され た。追加の構成物(追加の修飾された可溶性CD4断片をコードしているDNA )の発現は、例えば、バキュロウィルス(例えばオートグラ7ア・カリフォルニ カ)、中国ハムスター卵巣(ChinesehamsterX CHO)細胞又 はE、coliで行なわれる。
バキュロウィルスで生産する場合には、これは下記の如くして且つ行なわれ、ハ ツセイ等及びスミス等により述べられた方法と同様にして行なわれる。この教示 は傍熱により本明細書での説明に代える。/%ツセイ・アール・イー等、ネイチ ャー、331ニア8−81(1988);スミス、ジー等、、プロシーデインダ ス・オプ・ザ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイエンシズ、ニー・ニス・ニ ー、82:8404−8408(1985)。
T4.&+配列のプラスミドベクターからオートグラ7ア・カリ7オル二力核多 角体病ウィルス(AcNPV)ゲノム−の移行は、スミス等1.(1985)グ ロシーデインダス・オグ・ザ・ナショナル・アカデミ−・オブ・サイエンンズ・ ニー・ニス・ニー、82:8404−8408゜4itgのpAc373/T4 .、+DNAと12gの精製したAcNPV  DNAとのリン酸力ルンウム沈 でんによる、公に入手可能なスホムロプテラ。
フルギペルダ(Spodoptera frugiperda)(S F 9  )細胞へのコトランス7エクションは、移行ベクターの組換え配列とAcNPV のポリヘトリン遺伝子間の相同性組換えを生じさせる。組換えAcNPVは、も はや感染細胞中に封入体(occlusions)を形成しない不活性化された ポリヘトリン遺伝子を含んでおり、かくして感染細胞と非感染細胞を識別できる 手段を提供する。プラーク精製のために、2XIO’個のSF9細胞をアッセイ の24時間前に100mMベト9皿に接種することができる。最終培地(ブレー スのインセクト培地(Grace’ s 1nsect medium)にニー ヨーク、グランドアイランド、ギブコ社)、TCイーストレート(TCyeas tolate)0.33%、ラクトアルブミン加水分解物0.33%、2mM補 充グルタミン及びlO%FC3(ユタ州、ローガン、サイクロン社)を含むゲン タマイシン50μg/mQを使用して、ウィルス上澄液の10倍希釈物を調製し た。各プレートにウィルス(例えば、1m12,10−”乃至1O−7希釈物) 十最終培地2r12を接種する。2時間インキュページ苫ンの後、接種物を取り 出し、最終培地中の1.5%ジ−プラークアガロース(Sea Plaque  agarose)(メイン州、ロックランド、FMCバイオプロダクツ社(FM CBioproducts)) 10 mQで置き換える。プレートを27℃で 4−6日間のアガロース固化の後湿った雰囲気に移す。
トランスフェクション上澄液のプラークアッセイは、感染細胞間の明白な形態学 的差を示す。封入体ポジティブである感染細胞は野性型AcNPVを含んでおり 、封入体ネガティブである感染細胞は組換えCD4ウイルスを含んでいる。封入 体ネガティブプラークを同定し、選択し、更ニフラークを精製した。推定CD4 組換えウィルスに感染した細胞力らのDNAは、32P標識CD4cDNAプロ ーブとハイブリダイゼーションしてCD4配列の存在を証明する。
T4゜ポリペプチドの製造は下記の如くして行う。24ウエルのナンクプレート (Nunc plates)(カリフォルニア州、サウザンドオークス、インタ ーラボ社)にウェル毎にSF9細胞(6X10’個の細胞/ウェル)を27°C で2時間接種し、次いで付着SF9細胞に最終培地0.2m4中のlOのMol で2時間ウィルスに感染させる。次いで接種物を除去し、細胞を0.5m12の 新しい培地で27℃で48時間培養する。次いで付着細胞を、血清とメチオニン の欠如したブレースの培地0.5r+1で2回洗浄する。続いて、同じ培地0. 5m4中で1時間培養する。付着細胞を、1回洗浄し、次いで67uCi”Sメ チオニンにニーイングランドヌクレアー、ボストン、MA  1134ci/ナ ノモル)を含む血清及びメチオニンを含まないブレースの培地で6時間培養する 。培養上澄液を回収し、10分間マイクロフユージしくmicrofuge)、 アジ化ナトリウム0.5%と冷メチオニンIOIIIMを含むPBSに対して4 ℃で透析する。細胞をウェルから取り出し、ブレースの培地で4℃で2回洗浄し くl OOOrpmで5分間ツルバール(Sorval 1)RT 6000で 遠心分離により)、最後に、1%のトリトンX−100,0−15MNacl及 び下記するようなプロテアーゼ抑制剤の混合物を含有するRIPA緩衝液の添加 により4℃で30分間溶解する(Iyse)。溶解物をlO分間マイクロフユー ジし、培養上澄液に用いた方法と同じ方法を使用して4℃で透析する。
溶解物と培養上澄液の両者をアフィゲル−10ビーズ(Affigel−10b eads)に結合したモノクローナル抗CD4抗体(19Thy5 D 7Xモ ノクロ一ナル抗体5mg/m12ゲル)との4℃で16時間の免疫性でんに付す 。
免疫性でんの後、ビーズを溶解緩衝液で2回洗浄し、0.1Mグリシン−HCl 緩衝液、pH2,0でビーズを処理することにより、結合した物質を溶離する。
溶離物及び溶解物又は培養上澄液の全試料を、2−メルカプトエタノールを含む SDS試料緩衝液と混合し、5分間煮沸し、レムリ(Laemml i)に従う 12.5%ミニスラブゲル(mini−slab−gaυ中で電気泳動にかける 。レムリ、ネイチャー、227:680−685(1970)。次いで、ゲルを 固定し、乾燥し、コダックMAR−5フィルムを使用してオートラジオグラフィ ーにかける。
IのMolで5F9Jilil胞を感染させそして最終培地中でlXl0’個J alJal/mρで4日間培養することにより、高力価のウィルスストックを発 生させる。これらのストックは、タンパク質の製造のためにSF9細胞を感染さ せるのに使用する。タンパク質の大規模製造の場合には、SF9m胞を最終培地 中で2aの撹拌培養7ラスコで生育させる。細胞を回収し、l0XIO&個の細 胞/mQの濃度で、15のMolで(高力価ウィルスストックを使用して)感染 させる。
細胞を次いでベレットとし、培地中にlXl0’/m12で再懸濁させ、撹拌培 養フラスコで27°Cで3日間培養する。この時点で、培養物を遠心分離して細 胞を除去することにより上澄液を集める。
大規模精製の場合には、感染SF9細胞培養上澄液は、ツルバールビー4000 ロータで800 rpmで、4℃で6時間細胞を遠心分離することにより回収さ れる。次いで培養上澄液を、ロイペプチン、アンチパイン、ペプスタチン、及び キモスタチンから成るプロテアーゼ抑制剤の混合物を0−51g/mQの最終濃 度となるように、大豆トリプシン抑制を0.02μg / m Qの最終濃度と なるように及びフェニルメチルスルホニルフルオライド(PMSF)を1.25 mMとなるように添加し、続いて1MNaOHの滴下による添加によりpHを6 .8に調節することによりプロテアーゼ抑制に付す。次いでこの試料を、ツルバ ールGSAロータで8000 rpmで4°Cで25分間の遠心分離により清澄 化し、30m+2/時間の流速でポンプで、2mQの予め清浄化された免疫吸着 剤カラム、アフィゲル−10に結合した21Thy2D3モノクロ一ナル抗体( 抗T8)(バイオラッド)、統いて、直列に配置されたモノクローナル抗体7. 5゜g/mQゲルの濃度の7フイゲルーlOに結合した抗CD4モノクローナル 抗体(19Thy5D7)の7mQカラムに通す。モノクローナル抗体は、慣用 の方法により製造される。次いで抗CD4カラムを30mQの10mMトリス− HCl緩衝液、pH6,3、続いて15mQの0.1Mグリシン−MCI、pH 5,0で洗浄する。結合したCD4ポリペプチドは、洗浄しt;抗CD4カラム にO,1Mグリシン−MCI、pH2,0をポンプで通すことにより溶離し、溶 離液の0−8m(2の画分を、0,15mffの1Mトリス−MCI、 pH7 ,5が入っている管に集める。全カラム分別工程中、溶離物吸着は、イベントマ ーカー(event marker)を9Mしたユビコード(Ubicord)  2 (L K B 、ゲイザースブルグ、メリーランド州)により280nm で監視する。タンパク質を含む中和したpH2,o溶離物の画分をプールし、Y M−5膜を備えた撹拌槽(アミコン、モデル3)での遠心分離により濃縮する。
典型的には、精製したT4−ポリペプチドの収率は、約lμg/mQ感染したS F9培養上澄液である。12gのタンパク質濃縮物を含有するアリフォート(2 80nmにおけるlOD単位=lmg/mQと仮定する)を12,5%SDSポ リアクリルアミドスラブゲル中テ、統いてクーマシーブルーで染色することによ り純度を検査する。
このようにして製造されたポリペプチドを精製しそして公知の方法を使用して同 定して、説明した如く細胞に導入された修飾されたC D 4 (DNAにより コードされているポリペプチドであることを確認することHrVgp120の結 合に重要なヒトCD4上の領域又は部位を下記の如くして同定し、重要部位の同 定に基づいて、改変されたHIVgp120結合能力を持った可溶性ヒトCD4 残基を下記の如くして、特に実施例4及び5に記載の如くして製造する。
ap120結合に重要なヒトCD4のアミノ酸残基の同定不ズミCD4の細胞外 セグメントは、アミノ酸(a、 a、 )レベルでその0120には結合しない 。マクルーレ・エム・オー(McClure、M、O,)等、ネイチャー、33 0:487−489(1987)。これらの差は、gp120結合に重要なヒト CD4のこれらの残基を正確に規定するのに使用された。アミノ酸位置27−1 67のヒトCD4残基によるすべての非保存ネズミの置換を行った。このために 、オリゴヌクレオチド指向突然変異誘発(oiigonucleotide−d irected mutagenesis)を使用して、l−4個のアミノ酸置 換を含む16の個々の突然変異体ヒトCD4分子の各々を造り出した。ヒトCD 4の対応する位置に3個という少ないアミノ酸を4人すると、gp120に結合 できないCD4断片が生じた。これらの重要な残基は、CD4のドメインエとド メイン■に位置していることが示され、従って、ap120結合部位は複雑であ り、両方のNH,末端ドメインが関与している。V ペンス・ジョーンズホモダ イマー(Bence−Jones homodimer)、REI、の三次元座 標を使用するモデル化の研究は、ドメインIの部位をC″β鎖に局限する。かく してドメイン■は、超可変部に類似したループから離れている。
HIVgp120結合に関与するCD4構造の残基は、Co5−1細胞発現系及 びT4.、rと呼ばれるアンカーマイナスCD4セグメント(anchor−m inus CD4 segment)をコードしているcDNAの使用により特 徴付けられる。ハッセイ・アール・イー等、ネイチャー、33↓ニア8−81( 1988)。370個のアミノ酸T4 、、、タンパク質(第1図)は、CD4 細胞外セグメントの372のNH,末端アミノ酸のうち369個とC0OH末端 ヒスチジンを含む。第8図に示されたように、これらの構造は、3つの鋼内ジス ルフィド結合ドメイン(three 1ntrachain disulfid e b。
nded domains)(ドメインは、システィンの間にありそしてシステ ィンのいずれかの側に20個のアミノ酸を含む残基として定義される)と、シス ティン残基が欠如しているがその対応物と同様に免疫グロブリン状である1つの ドメイン(III)とから成る。クラーク・ニス(C1ark、S)等、、!ロ シーデインダス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ−・オプ・サイエンシズ・ニ ー・ニス・ニー、84:1649−1653(1987)。ナノモル濃度の74 −1は、ap120発現細胞に結合することにより、gp120−1−ランスメ ンプランCD4相互作用、融合細胞の形成及びHIV感染を抑制する。ハッセイ ・アール・イー等、ネイチャー、331ニア8−81(1988)。
実施例4に記載の如く、T4,3.構成物は、ベクターCDM3にサブクローニ ングされモしてCo5−1細胞にトランスフェクションされる。
69(1987)。代謝により標識されたトランスフェクションされた細胞から の上澄液を抗CD4モノクローナル抗体(19Thy5D7)との免疫法でんに より試験した。得られる沈でんを5DS−PAGEに付した。
結果は、トランスフェクションされたCo5−1細胞上澄液中に50KDCD4 由来の分子が存在することを示した(第9図、レーン3)。同じ分子を、上澄液 をgp120と予備インキュベーションした後Co5−1上澄液から抗gp12 0モノクローナル抗体と共沈させる(第9図、レーン5)。
これらの反応は、l)無関係な抗体(抗T8)はT4 、、、を沈でんさせない (第9図、レーン1)ことと、2)CD4バンドはgp120の不存在下では抗 gp120抗体で検出されない(第9図、レーン6)ことにより証明されるよう に、T4.、、に対して特異的である。
CD4DNA)ランケーション又はタンパク質分解消化を用いる上記の先行の研 究は、gp120相互作用に重要な残基は、もっばらドメインI及び/又はドメ イン■にあることを証明した。トララネツカ−・ニー(リチャードソン、エヌ・ イー等、プロシーデインダス・オプ・ザ・す中)。同様に、アミノ酸残基182 の後でトランケーションされた(cDNA配列に停止コドンを挿入することによ り)T4 sx+タンパク質のCo5−1細胞由来の生成物は、抗CD4抗体に より20KDタンパク質として沈でんされそしてgp120に結合する(第9図 、レーン4及び7)。対照的に、アミノ酸110でトランケーションされたcD NAの発現(ドメイン■のみを含む)はgp120結合タンパク質を生じさせな かった。(実施例4)。これらのデータは、■と■の両方のドメインがHIVg p120結合には必要であることを示唆する。
故に、アミノ酸残基26と167の間のCD4の最初の2つのドメイン内のすべ ての非保存性マウス−ヒト種の差を包含する35アミノ酸置換を造り出すことに よりCD4−ap120相互作用の分析をさらに行った。NH,末端CD4アミ ノ酸はここでは考慮しながかった。その理由は、NH2末端合成ペプチドはミリ モル濃度ですらHIVgp120結合を阻止しなかったからである。各置換につ いて、ヒト配列のアミノ酸をネズミCD4配列の対応する部分に見出だされるア ミノ酸で置き換えた。
マトン畢ピー・ジェー等、プロシーデインダス・オプ壷ザ・ナショナル・アカデ ミ−・オブ・サイエンシズ・ニー・ニス・ニー、84:9155−9159(1 987)。不ズミCD4配列はgp120に結合せず、従って、成るネズミ置換 はヒトCD4−gp120相互作用を妨げるであろうと予想された。表1に示さ れたように、実施例4に記載のように、標準特定部位突然変異誘発プロトコルに 15のオリゴヌクレオチドを使用して、各々1〜4の置換を含むヒトCD4分子 の16の異なるバージョンを製造した。これらの置換の位置は表1に記載されて おり、第8図に略図でマツプされている。すべての16のCD4突然変異体は、 抗CD4モノクローナル抗体との免疫流でんにより及び抗gp120抗体とのg p120共沈によりC08−1細胞へのトランスフェクション後にアンセイされ Iこ。
+      Φ      +             +++=  )脣  g ::  ::;  5H脣 認==  詔c6      ■ ■ C6 弓 d −C6■ C6弓   −■ ■ a このオリゴヌクレオチドを使用する突然変異誘発から2つの突然変異体を回 収した。
b 抗cD4モノクローナル0KT4Aとの免疫性でんについて試験すると、M 14も又負であった。
’  ap120との共沈により極めてかすかな50KDバンド(T4より 1 0倍強度が小さい)が観察された。
突然変異誘発、免疫性でん及び共沈は第1図についての説明文に記載されている 。
元のT4 stl及び4つの代表的な突然変異体の免疫性でんを第1θ図(パネ ルa)に示す。T4 ailの他にも、突然変異体M5、MIO,M7及びM3 を抗CD4モノクローナル抗体19Thy5D7と反応させる。表1に示されて いるように、16の突然変異体のうち15の突然変異体は抗CD4抗体と反応す る。突然変異体M14のみが反応せず、それは0KT4Aとも非反応性であった 。この0KT4Aは異なるCD4エピトープを指向する第2のモノクローナル抗 体である。
16の突然変異体のうち13種は共沈アッセイにより判定して、T4etlと同 等な方法でgp120に結合した。第1O図(パネルb)は、T4−1、M5、 MIO及びM7はgp120の存在下に抗gp120によりすべて共沈されるこ とを示す。全体として、gp120との共沈においては2−3倍の実験変動が観 察された(第1O図パネルbのT4.11対M5)。しかしながら、gp120 結合性CD4タンパク質のうち、すべての実験(最少2−3の別々のトランスフ ェクションを使用する)において正の信号が観測された。対照的に、M3は抗C D4抗体により認識されるけれども、ap120には結合しない(第10図、パ ネルb)。更に、M9(表1)は、抗CD4モノクローナル抗体がT4−1と同 一のサイズ及び同一の強度のバンドを免疫性でんするけれども、実質的に減少し たgp120結合能力を有する。M3は、ヒトCD4ドメインIにおいて位置4 8,50及び51で3つのアミノ酸置換を含む。これらの変更の1つ又はそれよ り多くの変更は、CD4のHIVgp120への結合能力を妨げる。M9は、C D4のドメイン■において位置121−123に3つのアミノ酸置換を含む。か くして、CD4ドメインI又はドメイン■における少数の残基の変更が、HIV gp120結合の妨げを生じさせる。
更に、M14は、gp120への減少した結合を示す(表1)。M14は又、試 験した2つの抗CD4モノクローナル抗体にも結合しなかった。
M14の3つの置換(位置155.156及び158の)がともかくもこの突然 変異体CD4タンパク質の発現を減少させるという可能性を除外することはでき ない。おそらく、これらの置換は、ap120結合部位及び2つのモノクローナ ル抗体により認識されるエピトープの両方を破壊したのであろう。これは試験管 内でM14から転写されたRNAはT4、.1転写RNAと同一の結果を与える 故、多分CD4タンパク質の三次元構造の一般的な崩壊によるものであろう。
CD4ドメイン■のgp120結合への寄与は、タンパク質分解切断分析、マイ クロシーケンシング及び特異的CD4−ap120結合アッセイを伴うバキュロ ウィルス系で生産したT4 、、、ポリペプチドの研究で以前に認められていた 。リチャードソン・エフ・イー等、プロシーデインダス・オブ・ザ・ナショナル ・アカデミ−・オブ・サイエンシズ・ニー・ニス・ニー。リチャードツンと共同 研究者は、トリプシン切断によるリシン72でのペプチド結合の崩壊は、CD4 の他のドメインに何等の検出可能な改変を誘発することなく、CD4−gpl  20相互作用を破壊したことを示した。更に、CD4分子中の鋼内ジスルフィド 結合の還元も又高い親和性のap120結合を妨げ、それにより、ap120に 対する結合部位は複雑であり且つ安定化されたCD4構造に依存していることを 強く示唆する。上記の研究において導入されたドメインエ及びドメイン■突然変 異がgp120接触残基それ自体に影響を与えるのか、又は接触残基のまわりの 三次構造に影響を与えるのかどうかは現時点では結論されていない。CD4−g p120タンパク質問相互作用の7ツトプリント法による分析又はCD4−ap 120コクリスタル(cocrystals)の分析が、上記の突然変異の効果 を決定するのに必要であろう。それにもかかわらず、アミノ酸残基23−56を 含む合成ペプチドのl O−’Mでの融合細胞形成を抑制する能力は、残基48 .50及び/又は51がgp120結合部位に寄与するという見解を支持するか も知れない。ジャムソン・ビー・ニー(Jamson、B、A、)等、サイエン ス、240:1335−1339(1988)。
CD4のドメイン■とに軽鎖可変(V)領域との間に8つの残基が保存されてい る。マトン・ビー等、−ktk、42:93−1041985)。更に、CD4 のドメインIの第1のシスティンと第2のシスティン(アミノ酸16及び84) は、67個のアミノ酸により分離されており、これは、免疫グロブリンファミリ ーのメンバーの位置及び間隔と同様な位置及び間隔である。更に、二次構造の予 想は、CD4ドメインIに8つのに鎖が存在していることを示唆する。これらの Igに対する相同性に照らして、CD4ドメインエを■、ベンス・ジョーンズの ホモダイマー、REIの既知の三次元座標に基づいてモデル化した。このモデル の使用は、表面露出されるべきドメインエにおける3つのトリプシン開裂部位の 各ヶの正確な予想をもたらし、かくして、CD4モデルの斐当性を支持する。リ チャードソン・エフ・イー等、プロシーデインダス・オブ・ザ、ナショナル・ア カデミ−・オブ・サイエンシズメニー・ニス・ニー。
故に、CD4のアミノ酸残基48,50及び51におけるM3突然変異の相対的 位置を決定することは興味深い。
ap120結合を妨げる突然変異したCD4残基に対応するREIホモダイマー のσ炭素骨格における残基の領域を決定した。この領域は、2つのシートを接続 するVドメインに独特なC“鎖に対応する。ウィリアムス・ニー・エフ等、アニ ュアルOレビュウ・イン・イムノロジー(Ann、Rev、Immunol)、 、6:381 405(1988)。REIとCD4の整合にはこのセグメント におけるギャップが必要であり、かくして、CD4σ炭素骨格はこの領域の同じ 経路に従うことを示唆することを意味しない。それにも拘わらず、CD4配列は ループから外れ(loop  out)しそして溶媒露出されるらしい。更に、 この部位は、REIホモダイマーの超可変ループに対応する3つのセグメントか ら離れていることに留意されるべはである。
上記の分析に基づいて、1つの予想は、gp120がREIのC“鎖に類似した 領域の残基に接触するならば、それはねこの領域に隣接したCD4ドメイン■の 残基にも接触する可能性がある。多分、M9及び/又はM14突然変異はこのよ うな部位に局限されている。CD4のドメインエとドメイン■が成る領域で相互 に空間的に近接しているかもしれないということは、抗体競合実験により更に支 持される。この抗体競合実験においては、エピトープがドメインIの領域にマツ プされているところの抗体(OKT4A)が、エピトープがドメイン■にマップ サレテいる2つの抗体(OKT4F及び0K74B)との相互に競争的結合を示 した。
ジャムメン・ビー・ニー等、サイエンス、240:1335−] 339(19 88)。
gp120の可能な結合部位として示唆されたCD4ドメイン■の領域は、超可 変相補性決定セグメントに類似したループから離れている。これらのループがク ラスIIMHC,CD4の推定天然リガンド、に対する結合部位を形成するとす れば、gp120はCD4構造への結合の後ですらクラス■認識行為を抑制する ことはできないという推測をすることができる。クレンスキー・ニー・エム等、 プロシーデインダス・オブ・ザ・デイツプス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミ −・オブ・サイエンシズ・斯01上旦6:1064−1076(1982);マ ラチ・ビー等、!ヱユナル・オブ・エキスペリメンタル・メディシン、158: 1077−1091(1983);ドイルメシー等、ネイチャー、330:25 6−259(1987)。本明細書に記載のCD4突然変異体はCD4−クラス ■MHC相互作用の更なる分析において有用であるにちがいない。
HIVgp120エンベロープタンパク質に対するCD4の結合に重要な部位の 同定の結果として、gp120への結合能力が改変されている(即ち、gp12 0への結合能力が対応する天然に存在するヒトCD4断片のgp120への結合 能力とは異なる)修飾された可溶性ヒトCD4断片を製造することが今や可能で ある。前節及び実施例4及び5に記載の如く、このような部位は、第1図に示さ れたとおり、アミノ酸位置27−167間のヒ1−CD4残基をすべての非保存 不ズミアミノ酸残基での置換をもたらした16の突然変異体ヒトCD4分子を造 り出すのに使用されたオリゴヌクレオチド指向性突然変異誘発により同定された 。
表1に示されたように、上述の如くした造り出された16のCD4’突然変異体 パのうちの15のものは抗CD4モノクローナル抗体r9Thy5D7と反応し 、16のうちの13はT4o+により証明されたgp120結合と同等な方法で gp120に結合する、M3、M9及びMI3と名付けた3つの突然変異体は、 T 4 、、、のgp120結合に相当するgp120結合を示さず、M3はg p120に結合せず、M9は実質的に減少したgp120結合能力を有し、M1 4は減少したgp120結合能力を示す。
表1に示されたように、M3とM9は抗CD4抗体により認識され、M14は使 用される2つの抗CD4抗体のいずれによっても認識されない。
これらの結果は、これらの部位がCD4によるgp120結合に重要であること と、これらのCD4突然変異体を製造するためにヒトCD4のアミノ酸配列にお いてなされた変更(第4図に示されたように)はap120結合の排除又は減少 をもたらすことを示す。同様に、これらの重要部位の1つ又はそれより多くの部 位の他の変更は、gp120結合能力の排除又は減少をもたらすことがある。反 対に、高められたap120結合能力を持った修飾された可溶性ヒトCD4断片 を製造するためにこれらの重要部位にアミノ酸残基を導入することかでさる。
このような置換は、1)重要部位の1つ又は2つ又は3つのすべて(即ち、突然 変異体M3、M9及びM14により示された3つのアミノ酸部位の1つ又はそれ より多くの部位に)において、及び/又は2)各部位内の1つ又は2つ又は3つ のすべてのアミノ酸残基(即ち、重要な部位内の個々にアミノ酸残基L 2又は 3の、又は1.2及び3のうち2つのアミノ酸残基の任意の組み合わせの、又は すべての3つのアミノ酸残基の)置換がなされうる。
例えば、突然変異体M3では、プロリン、リシン及びロイシンがグリシン、プロ リン及びセリンに替わっており、これらはヒトCD4のアミノ酸位置48.50 及び51″C起こる。これらのアミノ酸の1つ又はそれより多くを、M3のその 位置に存在するアミノ酸と同じタイプ他のアミノ酸による置換(例えば位置48 において、非極性R基を持った他のアミノ酸による)を行うことができ、gp1 20結合能力に対する効果を決定することができる。
これらの3つの部位において、これらの部位での存在がgp120結合能力を排 除又は減少させることが示されたアミノ酸の特性とは異なる特性を持ったアミノ 酸の個々の又は組み合わせの置換も行うことができ、そして実施例に記載された 抗CD4免疫沈でん及び抗gp120共沈法により、結合能力に対するそれらの 効果を決定することができる。特に、高められたgp120結合能力を持った修 飾された可溶性CD4断片をもたらす、これらの重要部位の1つ又はそれより多 くの部位でのアミノ酸の一部又は全部の置換を行うことができる。本明細書に記 載の方法を使用して、高められた結合能力を持ったCD4断片を同定することが できる。
高められたgp120結合能力を持つ修飾された可溶性ヒ)CD4断片を製造す る1つの方法は、下記のとおりである。ヒ1−CD4の前記3っの部位に存在す るアミノ酸残基(第1図に示されている)及び前記3つの突然変異体CD4分子 の対応する位置に存在するアミノ酸残基は、これらの部位に導入される場合に、 gp120結合能力に対する効果を評価されるべきアミノ酸残基の群から排除す る。同様な特性(例えば、非極性R基、電荷のない極性R基等)を持ったアミノ 酸も排除する。次いで、このように考慮から外されたアミノ酸残基以外のアミノ 酸残基を含むように突然変異体を製造する。次いで、説明した抗CD4免疫沈で ん及び抗gp120共沈法を使用して、各突然変異体を評価する。
結果として、高められたgp120結合能力を持った修飾された可溶性ヒトCD 4断片を同定することができる。同様な方法を使用して、追加の重要部位を、こ のような部位が存在する場合には、同定し、次いで置換を行い、そして得られる 修飾された可溶性CD4断片のgp120結合能力に対するそれらの効果を評価 することができる。
改変されたgp I 20結合能力を有する修飾された可溶性CD4断片のU 修飾された可溶性CD4断片は実施例4及び5に詳細に記載された技術を用いて 製造される。筒路にいえば、それらは下記のように製造される: 所望のCD4断片をコードするDNAは、このような断片をコードするcDNA を含むベクターからそれを削除するような、組換えDNA技術を使用することに より、又は既知の技術を用いて所望の断片を機械的に又は化学的にコードするD NAを合成することによって製造することができる。これらの技術により製造さ れたDNAはCD4の疎水性の膜透過(transmembrana)領域のい ずれをも含まないか、又は断片の可溶化を妨害しない程小さい該領域の一部(一 般にアミノ酸6個又はそれ以下)を含む可溶性CD4断片をコードする。更に、 特に強力なgp120結合能力を有するCD4断片の場合は、HIVgp120 エンベロープ蛋白質に効果的に結合する程度に充分長い(例えばアミノ酸10個 又はそれ以上)。
引き続いて突然変異形成のための鋳型がCD4断片をコードしたcDNA又はD NAを用いて生産される。下記に述べるように、これはM2Sのような一重鎖バ クテリオファージクローニングベヒクルを用いて行うことができる。この結果と して所望のCD4断片をコードするDNAの二重鎖の一つにだけ相同な一重鎖D NAの生産をもたらす。得られる一重鎖DNAは所望の改変された可溶性CD4 断片を製造する鋳型として、下記のように使用される: オリゴヌクレオチドはその配列が塩基の変化又はCD4断片の生産に引き続き使 用されるDNAのヌクレオチド配列中に組み込まれた時にコードされたCD4蛋 白質中に所望の変化(即ち、第1図のヌクレオチド配列によりコードされたもの と異なる)を起こすような、塩基の変化を含むように生産される。かようなオリ ゴヌクレオチドは標準的な方法を用いて生産される。塩基の変化を有するオリゴ ヌクレオチドは突然変異を誘発された又は突然変異体オリゴヌクレオチドと称さ れる。
このようにして生産された突然変異オリゴヌクレオチドは上記のようにして生産 された鋳型にハイブリッドされて(即ちキナーゼ処理されることによって)、突 然変異プライマー/鋳型と称される、鋳型突然変異オリゴヌクレオチド複合体を 生じる。突然変異プライマー/鋳型は周知の技術によってDNAの第二の鎖の生 産に使用される。例えば、第二のDNA鎖の合成はdCTP匡Sの存在において DNAポリメラーゼのり得られるDNA鎖はT4cDNAのヌクレオチド配列に おける修飾を含んでおり(即ち第1図に表現されたヌクレオチド配列とは異なっ ており)、突然変異鎖と称される。
未複製−重鎖DNAは除去され、二重鎖DNAが選択された制限酵素(例えばホ スホロチオエートDNAを切断せず、従ってdCTP  S又は突然変異鎖を含 む新DNA鎖を切断しないNc i I)でニックされる。
ニックされた非修飾のDNAはエクソヌクレアーゼmのような他の酵素で消化さ れることにより除去される。得られるギャップしたDNAは再重合され、突然変 異鎖は再重合の鋳型として役立つから、突然変異又は修飾は両方の鎖にコピーさ れる。
一度生産されると、両方の鎖が所望の可溶性CD4断片のアミノ酸配列における 対応する修飾をコードしている突然変異又は修飾を含む二重鎖DNAはコンピテ ント細菌宿主のように(例えば形質転換によって)コンピテント宿主細胞中に導 入される。得られるプラークが増殖し、それらの中に含まれるDNAは既知の技 術を用いて単離され、突然変異の存在を確認するために配列決定される。
このようにして生産された突然変異DNAはそれを含むM13ベクターから切り 出され、CDM8のような適当な表現ベクター中に導入され、それが表現される コス(Cos)細胞のような適当な宿主細胞中にトランスその結果として突然変 異CD4蛋白質は既知の技術を用いて分析される。
ベクター−挿入連結混合物は公的に利用できるE、 Co11 MC106IF 3のようなコンピテント宿主細菌中に導入され、突然変異T4cDNAを含むC DM8を同定するために放射能標識されたT4DNAが使用される。
突然変異T4cDNAを含むベクターでトランスフェクトされたニス細胞中の、 gp120結合能力において所望の改質を有する修飾された可溶性のCD4断片 の生産は、下記に記載される既知の技術を用いて引き続き分析される。
この手順の結果として、改質されI::gp120結合能力を有する修飾された 可溶性CD4断片をコードする二重鎖DNAが生産され、コードされたCD4断 片は発現され、そのHI V g p l 20エンベロープ蛋白質を結合する 能力が評価される。
改質されたgp120結合能力を有する修飾された可溶性のヒトのCD4断片を 生産するもう一つのアプローチは、かような断片のアミノ酸配列を有するペプチ ド又はポリペプチドを作るペプチド合成を使用することである。
上記の技術はその配列が第1表に示された16の突然変異体CD4断片を生産す るために使用される。16の突然変異体の構成、トランスフェクション、免疫沈 降及び共同沈降は実施例4に記載されるように行われた。各突然変異体の存在は 個々のトランスフェクションに使用されたプラスミドDNAを直接に配列決定す ることにより確認された。
可溶性ヒトCD4断片の使用 本発明の可溶性ヒトCD4断片は診断的、予防的及び治療的な用途を有している 。例えば、生物学的に活性な可溶性ヒトCD4断片はHIVによる感染の診断、 治療及び予防のために使用できる。
倒えばかような断片はHIVに感染した個体をf&療するために治療学的<’r ap>に使用することができる。かような断片は許容し得る経路(例えば静脈内 的に、筋肉内的に、腹膜組織内的に、経口的に)により、単独で、又は許容し得 る担体(例えば食塩水緩衝液)と組み合わせて投与することができる。それらは HIVのT4りンパ細胞への結合を阻害するために及びシンシチウム形成を妨害 することによって感染した細胞から未感染の細胞へのHIVの伝達を抑制するた めに投与することができる。投与されるこうしたCD4断片の量は個体を基本に して決定されるが、一般に体重1 kg当たり約10μ9ないし体重112g当 たり約50ON!?(−日当たり一回又は多数回の投薬量で)の範囲にある。
本発明の生物学的に活性な可溶性CD4断片は診断の目的に使用することもでき る。例えば、それらは既知の免疫学的検定法において、血液、精液、唾液のよう な試料中のHIV gp120エンベロープ蛋白質(及び、その結果としてHI Vそれ自身)の存在を検出し、必要に応じて、その量を定量するために使用する ことができる。本発明のCD4断片は例えばラテックスビーズのような固体支持 体にCD4断片を付着又は結合させることができ、次いでHIVが試料中に存在 するか否かを検定すべき試料と接触させるとそれは結合するであろう(CD4断 片−gp120の相互作用のために)。これは抗gp120抗体との接触によっ て沈降及び/又は標識し、既知の方法を用いて沈降又は標識された生成物を検出 することによて行うことができる。
生物学的に活性な可溶性CD4断片はHIV感染の予防にも使用することができ る。例えば、かような断片をHIVと接触する可能性のある物質に混和又は付着 させることができる。それらは殺精子剤中に混和でき、コンドーム、外科用手袋 、包帯及び他の医学用設備が製造される材料中に混和又はそれらの表面に付着さ せることができ、又は血液を受容し、加工し及び/又は貯蔵する容器又は他の材 料(例えばフィルター)の表面に付着させることができる。各場合共、本発明の CD4断片はHIVgp120エンベロープ蛋白質(及び従ってHIV)に結合 し、それ以上通過すること(例えば殺精子剤、コンドームの場合に)ことを防止 し、又は除去(例えば献血された又は貯蔵された血液の場合)することができる 。
改質点(例えば増強されたgp120結合能力)を有する本発明の修飾された可 溶性CD4断片が可溶性のヒ)CD4断片に記載された利点と同じ利点を有する ことが示されると考えることは合理的である。即チ、本発明の該断片がHIVg p120エンベロープ蛋白質に結合し、T細胞のHIV感染を妨害する能力を有 するが、HIVに感染していないヒトTリンパ細胞の機能及び増殖を妨害しない と考えることは合理的である。断片がgp120エンベロープ蛋白質に結合し、 及びHIV感染を妨害し・及び未感染のTリンパ細胞との相互作用を妨害するこ とがないという能力は本文記載の手段により評価できる。
改質されたgp120結合能力を有する修飾された可溶性のヒトcD4断片はH IVによる感染の治療、診断及び予防のために使用することができる。例えば、 僅かに減少又は縮小した親和性を有する断片の使用は、治療の効果的な薬物動力 学を改善することができる。例えばかような断片は一時的にgp120(及び従 ってHIV)と結合又は保持するために使用することができる。かような断片は 感染剤としてウィルスを無効にし、ウィルスが他の治療剤(例えばウィルスを破 壊する薬剤)と結合し又は該剤を受容する準備ができるする程長くウィルスと結 合する。
更に、gp120の可能性ある結合部位として想定されたCD4ドメインIの区 域は超可変的な相補性決定セグメントに類似したループから明らかである。もし これらのループが推定されているCD4の天然リガンドである、クラスnMHc の結合部位を形成するならば、gp 120は、CD4構造に結合した後でも、 クラス■の認識を抑制することができなくなるであろう。従ってここに記載され たCD4突然変異体はCD4クラスnMHc相互作用の将来的分析において有用 であるに相違ない。
増強されたgp l 20結合能力を有する本発明の断片はHIVに感染した個 体を治療するために治療学的(生体内)に使用することができる。
かような断片は許容し得る経路(例えば静脈内的に、筋肉内的に、腹膜組織内的 に、経口的に)により、単独で、又は許容し得る担体(例えば食塩水緩衝液)と 組み合わせて投与することができる。それらはHIVのT4リンパ細胞への結合 を阻害するために及びシンシチウム形成を妨害することによって、感染した細胞 から未感染の細胞へのHIVの伝達を抑制するために投与することができる。投 与されるこうしたCD4断片の量は個体を基本にして決定されるが、一般に体重 1kg当たり約lOμ9ないし体重1kg当たり約500μg (−日当たり一 回又は多数回の投薬量で)の範囲にある。
増強されたgp120結合能力を有する修飾された可溶性CD4断片は診断の目 的に使用することができる。増強された結合能力のために、それらは既知の免疫 学的検定法において、血液、精液、唾液のような試料中のHIV gp120エ ンベロープ蛋白質(及び、その結果としてHIVそれ自身)の存在を検出し、必 要に応じて、その量を定量するために使用することができる。本発明のCD4断 片は例えばラテックスビーズのような固体支持体にCD4断片を付着又は結合さ せることができ、次いでHIVが試料中に存在するか否かを検定すべき試料と接 触させると、それは結合するであろう(CD4断片−gp120の相互作用のた めlこ)。これは抗gp120抗体との接触によって沈降及び/又は標識し、既 知の方法を用いて沈降又は標識された生成物を検出することによって行うことが できる。
増強されたgp120結合能力を有する修飾された可溶性CD4断片は、HIV 感染の予防にも使用することができる。例えば、かような断片をHIVと接触す る可能性のある物質に混和又は付着させることができる。それらは殺精子剤中に 混和でき:コンドーム、外科用手袋、包帯及び他の医学用設備が製造される材料 中に混和又はそれらの表面に付着させることができ;又は血液を受容し、加工し 及び/又は貯蔵する容器又は他の材料(例えばフィルター)の表面に付着させる ことができる。
各場合共、本発明のCD4断片はHIVgp120エンベロープ蛋白質(及び従 ってHIV)に結合し、それ以上通過すること(例えば殺精子剤、コンドーム、 外科用手袋、包帯の場合に)ことを防止し、又は除去(例えば献血されI;又は 貯蔵された血液の場合)することができる。
実施例 l 可溶性CD4断片の製造 通常CD4を膜に結合させそして不溶性とする、疎水性の膜透過領域をコードし ているヌクレオチド配列を削除するために、始めにcDNAをコードするヒトC D4を加工処理する。その結果、cDNAをコードするヒトCD4断片が生産さ れた。
プラスミド 構成 プラスミドの構成は第2図を参照すれば最もよく記載できる。第2図に見られる ように、切断されたCD4遺伝子を含むプラスミドベクターpAc373/T4 −はプラスミドpAc 373及びpSP65−T4から構成された。
プラスミド伝達ベクターpAc 373はポリヘトリンATG出発部位の上流方 向に、単一のBamHIクローニング部位8塩基対を含んでいる。CD4分子の 分泌形を生産するために、プラスミドCD4蛋白質−コーディングpSP65− T4 (サン7ランンスコのカリホルニア大学のダン・りントマン[Dan L ittman]氏から恵与された)をBamHI及びXholで消化し、CD4 cDNA挿入体を開放した(例えばマッダン[Madden]等の(旦、42+ 93−104(1985)のような文献に記載されたようにして、容易に得るこ とができる)。CD4cDNA挿大体は引き続きNcilで消化された。これは CD4cDNAをヌクレオチド位置83.1253及び1604で切断し、AT G開始コドンを欠き、膜透過領域の直前で終わる1、17Kbの断片を生産する 。
標準的なシアノエチルホスホルアミダイト化学を用いて二つのオリゴヌクレオチ ド5″CGGTTCATTAAGGATCCT3″及び5′CGGTTCATT AAGGATCCT3’ を合成した。それらをアニーリングし、キナーゼ処理 してATG翻訳開始コドンを再構成し、転写の終結のための停止フドン(TAA )を含み、Ncil付着端を創出し、及びBamHIクローニング部位を添加す るリンカ−分子を発生させt;。
リンカ−は1.17KbCD4をコーディングする断片に連結され、次いでBa mHIで消化されてBamHI付着端を生成した。引き続きCD4コ一デイング 断片を公的に利用できる伝達ベクターpAc373のBamHIクローニング部 位中に挿入した。正しい配向で切断されたCD4分子の単一コピーをを含む組換 えプラスミドは、制限マツピングにより同定された。次いで構成は”5−ATP 標識ジデオキシ法により挿入の結合部における予想された配列を確認するために 次いで配列決定された。組換えプラスミドpAc373/T4..+及びpAC 373/T431は詳細に特性決定された。それらは同一の5′末端を含んでい た。
合成リンカ−はpAc373/T4.、+中の予想された配向中に連結されて、 予想されたCD4蛋白質のLPTWSTPVHのカルボキシ末端ウィルス(Ac NPV)ゲノムへのT4e、配列の伝達は、本質的にスミス(Smith)等( 1985)P、N、A、S、 U、S、A、82.8404−8408に記載さ れたようにして行われた。この方法において、4μgpAc 373/T4・・ DNAの精製されたlpgのAcNPV  DNAを用いた燐酸カルシウム沈降 による公的に利用できるS、 frugiperda細胞(SF9)への同時ト ランスフェクションは伝達ベクター及びAcNPVのポリヘトリン遺伝子配列の 組換え配列の間の相同的組換えの結果を招いた。組換えAcNPVは感染した細 胞中でもはやオフルージョン(occ Ius 1on)を形成しない、不活性 化されたポリヘトリン遺伝子を含む。プラークの精製のためは、検定の約24時 間前に2XlO’SF9細胞が100mMベトリ皿中に接種された。ウィルス上 澄み液の10倍の希釈液が最終培地[ブレース(Grace)の昆虫培地(ギブ コ[Gibcol、ゲランドアイアランド[Grand [5land]、ニュ ーヨーク)、ディフコ[Dircol T Cイーストオレエート0.33%、 アラクトアルブミンヒドロシレート0.33%、2mM追加グルタミン及び10 %FC5(ハイクローン[Hyclonel、ロガ[Loga]、IJT)を含 む50μg/IIIQゲンタマイシン]を用いて製造された。各プレートに1m 12のウィルス(10−”ないし1O−7希釈)プラス2mQの最終培地が接種 された。2時間インキュベート後、接種物を除去し、最終培地中でIO−の1. 5%シー・プラーク・アガロース(FMCバイオプロダクツ[Bioprodu c’tsl 、ロックランド、ME)で置き換えた。アガロースの硬化後、プレ ートを4−6日間27°Cの湿気のある環境に移した。
トランスフェクション上澄み液のプラーク検定によれば、明確な形態のプラーク が生じたニオクルージョン陽性(原種型のAcNPV)又はオフルージョン陰性 (組換えCD4ウイルス)である感染した細胞のいずれかである。想定されたC D4組換えウィルスで感染された細胞からのDNAは、CD4配列の存在を確証 するために32p標識CD4cDNAプローブとハイブリッドされた。T4.、 ポリペプチドの生産は下記のように行われた:6XIO’SF9細胞は24ウエ ルのヌンク(Nunc)プレート(インターラブ[Interlabl、サウザ ンド・オークス[Thousand 0aks]CA)中にウェル毎に27℃で 2時間接種し、次いで付着する細胞を0.2tnQの最終培地中で2時間lOの MOIでウィルスに感染させた。
接種物を次いで除去し、細胞を0.5−の新しい培地で27℃で48時間培養し た。付着する細胞を次いで血清及びメチオニンを欠<0.5mQのブレースの培 地で二回洗浄し、Q、5mffの同じ培地中で48時間インキュベートした。次 いで付着する細胞を血清及びメチオニンを欠くブレースの培地で二回洗浄し、0 .5mQの同じ培地中で1時間インキュベートした。付着する細胞を一度洗浄し 、67μCi”Sメチオニンにニーイングランド ヌクレア[New Engl and Nuclearlボストン、MAII34Ci/ミリモル)を含む血清 及びメチオニンを欠くブレースの培地で培養した。培養液の上澄みを取り出し、 10分間微量遠心し、0.05%のナトリウムアジド及び10mMの冷メチオニ ンを含むPBSに対して4℃で透析した。細胞をウェルから取り出し、4℃でブ レースの培地で二度洗浄しくソーヴアル[5orval I] RT 6000 中でloOrpmで5分間遠心することによりL1%のトリトンX−100,0 ,15MNaC1及び成分混合(cocktail)のプロテアーゼ阻害剤(下 記参照)を含むRIPA緩衝液を添加して4°Cで30分間溶解(lyse)さ せた。
透析物を10分間微量遠心し、培養液の上澄みに対して4”Cで透析した。両方 の透析物及び培養液の上澄みアフィゲル(Affigel) −10ビーズに結 合した単りローン性抗CD4抗体(19Thy5D7)(ゲル1mg当たり5m gの単クローン抗体を含む)を用いて4℃で16時間免疫沈降に付した。免疫吸 着後、ビーズを透析用緩衝液で二度洗浄し、結合した物質をpH2,0のO,1 Mグリシン−HCl緩衝液により溶離した。
溶離液及び透析物の全体の試料又は培養上澄みを2−メルカプトエタノールを含 むSDS試料緩衝液と混合し、5分間煮沸し、ラエムリ(Laemmli)に従 って12.5%ミニ−スラブゲル中で電気泳動した。引き続きゲグラ7にかけた 。高タイターのウィルス原質はlのMolでSF9細胞を感染させ、最終培地中 でlXl0’細胞/mQで4日間培養することにより発生した。これらの原質は 蛋白質の生産用のSF9細胞の感染に使用された。大規模な蛋白質の生産の場合 は、SF9細胞を最終培地中で2両方のスピンナーフラスコ中で増殖させt;。
細胞を採取し、1x106細胞/laQの濃度で15のMo1(高タイターウィ ルス原質を用いて)感染させた。次いで細胞をペレット化し、l X I O” mQで培地中に再分散し、スピンナーフラスコ中で27°Cで3日間培養した。
この時点で培養液を遠心することにより上澄み液を集めて、細胞を除去した。
大規模の精製の場合は、ソーヴアルH−4000ローター中で80゜rpmで4 ℃で6分間細胞を遠心することにより感染させたSF9細胞培養上澄み液を集め た。次いで培養上澄み液はロイペプチン、アンチパイン、ペプスタチン、及びキ モスタチンから製造された最終濃度0.5pg/mQの濃度の成分混合のプロテ アーゼ阻害剤;0.02μg/mQの濃度の大豆トリプシン阻害剤:及び125 mMまでの弗化フェニルメチルスルホニルを添加し、次いでIMNaOHを滴下 して加え、pHを6.8に調節することによりプロテアーゼ明害処理に付した。
引き続きソーヴアルGSAローター中で80Orpmで4°Cで25分間試料を 遠心することにより清澄化し、2mQの予め清浄化したアフィゲル−10(、< イオラド[Biorad] )に結合させた21Thy2D3単クロ一ン抗体( 抗T8)である、免疫吸収剤カラムを通して3011112/時間の流速で4° Cで汲み上げ、ゲル1mg当たり単クローン抗体7.5mgの濃度で7フイゲル ー10に結合させた抗CD4単クローン抗体(19Thy5D7)7mQのカラ ムに並列に入れた;単クローン抗体は慣用の方法によって製造された。抗CD4 カラムを次いでpH5,0の、10mMトリス−MCI緩衝液で洗浄した。結合 したCD4蛋白質を洗浄した抗CD4カラムを通してpH2,0のO,INグリ シン−f(CIを送入することにより溶離し、溶離液の0.8mQの両分をpH 7,6のlNl−リス−HCl緩衝液0゜15mQを含むチューブに集める。全 体のカラム分画操作の間、溶離液に吸収はイベント・マーカーを取り付けたユビ コード2 (LKB、ガイタースバーグ[GaiLhersburg]、MD) を用いて280nmで監視した。中和された蛋白質を含むpH2,0の画分を貯 留し、YM−5膜を取り付けた撹拌されたセル(アミコン[Am1con]、形 式3)中で限外濾過により濃縮された。一般に精製されたT4oポリペプチドの 収量は換算されたSF9培養上澄み液の1m12当たり1μ9であった。1.u gの蛋白質濃縮物を含むアリコート(280nmにおけるIOD単位が1mg/ mQであると仮定して)を、クーマシー(Coomass ie)青を用いて染 色して12.5%5DS−ポリアクリルアミドスラブゲル中で純度を検査した。
T43.ポリペプチドの精製及び特性決定T4.KcDNA又は野生型のAcN PVのいずれかのウィルスで感染されたSF9細胞を35S−メチオニン中で培 養し、生産物を5DS−PAGEにより、次いでオートラジオグラフィーにより 検査した。T4.。
ポリペプチドはT4.1.組換え体バキュロウィルスで感染させたSF9細胞の 主要な分泌生産物であることが示された。T4−1組換え体バキュロウィルス感 染後54時間に得られたSF9m胞からの上澄液5DS−PAGE分析における 主要な3SS標識蛋白質バンド(全標識物質の45%)は減少条件下の50KD バンドである。このバンドはT4.Ilバキュロウィルス感染5DS−PAGE 9上澄液又は細胞透析液からの抗CD4単クローン性抗体(19Thy5D7) により免疫沈降した物質と同時に移動する。更に後者は恐らくなお未開裂のシグ ナルペプチドを保持するT4.8ポリペプチドを示す52KDの強く標識された バンドを示している。50KDバンドは、抗CD4単クローン性抗体による免疫 沈降がない場合でも、T4*gl4膜ルス感染細胞の全細胞透析物中に容易に検 出されるが、それは標識された細胞内ポリペプチドの複雑な混合物の少量成分で ある。予期されたように、CD4物質は野生型AcNPV感染細胞の上澄液から は沈降されず、又は全体の上澄液中には検出されなかつに。
二つの代表的なT4.ヨ、調製物の各々は減少条件下では51KDの分子量と共 に移動する(そしてエンドグリコシダーゼF実験により示されるようにグリコジ ル化される)が、”r 4.1.蛋白質は50KDの分子量と共に僅かに速く移 動する蛋白質をを与えた。T4゜81及びT4−2蛋白質の間の5DS−PAG E中のこれらの異なる移動度は、T4o2はポリヘトリン遺伝子との融合から誘 導された■7の追加的カルボキシ末端アミノ酸を含んでいるから、予期されない ことである。非還元的条件的条件下では、T4.、、蛋白質の移動度は還元的条 件下よりも速く、CD4外部セグメントには鎖間のジスルフィド結合があるとい う予想と一致し、及びT4 、、、蛋白質の共有結合的にジスルフィドで連結さ れた重合体の不存在を示している。上記のような蛋白質生産機構により72時間 の培養期間に互り通常SF9m胞Iα (1−2X10”細胞)当たりI−2即 の分泌されたT4c、、又はT4.、!蛋白質を生産する。
50 KDT 4、−+及びT4.−2蛋白質が真にCD4遺伝子の生産物であ ることを確認するために、精製さ・れたポリペプチドをポリ二弗化ビニリデン膜 (ミリボア製、孔径0.45ミリμ)上にエレクトロブロッティング(elec troblotting) L、クーマシー青で染色された5O−51KD物質 を03RPTHプログラムを用いるオンラインl 2OAPTHアナライザーを 備えたアプライド・バイオシステムズ(Applied Biosystems )製型式470A7−クエ不−ターを用いて、アミノ末端配列分析を行った。各 場合共、最初のlOプサイルは明らかな配列: KKVVLGKKGDを与えた 。対照的に、cDNAの翻訳に基づいた予想されたCD4のN−末端配列ハ事前 j:QGNKVVLGKKGD又はNKVVLGKKGDであることを示唆して いた。これらの二種の指定の第二のものはラットのN末端配列KTVVLGKと の相同性を基礎としたものである。
ここで経験的に誘導された配列は後者のN〜末端ヒトの指定の配置及び鼠及び羊 のCD4の配置と一致するが、このアミノ酸配列分析により指定された1位のK はcDNAのヌクレオチド配列から予想されたアミノ酸と一致しない。これらの 違いを解決するためにpAc373/T4□2挿入体のDNA配列分析が行われ た。アミノ末端残基のコドンは他の違いが見られることなく、始めのCD4cD NAクロ一ニング論文(マダン等、既出)により示されたように、AACである よりも、AAGであることが決定された。この−個のヌクレオチドの相違はpA c373中のクローニングから生じる突然変異が未知であることを表すが、相同 的なラットのCD4配列のN−末端において見いだされるリジン残基の見地から 見ると、あり得ないように思われる。これらのデータから、成熟したヒトのCD 4のアミノ末端は二つのりジン残基で始まり、二つのバリン残基が統くこと、及 びT 4 、、、及びT4□2はCD由来のポリペプチドであることが結論され た。更に、このデータはバキュロウィルス発現系はT4oポリペプチド先駆体を 分泌させながら、それからシグナルペプチドを酵素的に開裂する能力を有するこ とを示している。従って通常は蛋白質を不溶性とする、CD4蛋白質の疎水的な 膜透過部分は、膜透過部分に隣接する最初の三又は四個の外部アミノ酸であるか ら、削除される。これは切断されたCD4ポリペプチドは374アミノ酸の成熟 細胞外セグメントに比較して、371アミノ酸残基(T 4 、、、)又は37 0アミノ酸残基(T4.w2)を有することを意味する。
可溶性CD4断片のHIvgp120への結合バキュロウィルス系中に生産され た可溶性CD4i白質がHIVgp120外部グリコプロティンに結合できるか 否かを決定するために、下記の二つの相反的な共沈降実験を行った。最初に、H IVピリオンから誘導された代謝的に標識されたgp120蛋白質を、未標識の 精製したT4.、xと共にCD4蛋白質の明瞭なエピトープ(OKT4及びOK T4A)に対して向けられた単クローン抗体の不存在又は存在において、インキ ュベートした。0KT4単クロ一ン抗体ではない0KT4A抗体(19Thy5 D7のような)はCD4分子に対しgp120の結合能力を呈することが知られ ている。培養上澄液は1.5+i(+の全容積中で100uCi/m12の3s S−システィンで一夜代謝的に標識されたHIV株IBで安定的に感染されたI X I O’Mo I t−3リンパ細胞から集められた。最終濃度0.5%ま でNP−40を添加し、5μg/mQの0KT4A (オーソファーマシニーチ カル[0rtho PfarmacauLical]、ラリタン、NJ)と共に 可溶性T4を予備インキュベーションせずに、又は行って、上澄液を37℃で1 時間lOμ9のT411と共にインキュベートした。次いで試料を単クローン性 抗体0KT4で免疫沈降させ、カワルスキ(Kawalski)等、5cien ce、 237:1351−1355(1987)に記載されたようにSDSポ リアミドゲル上で処理する。更に、1.5uQの未標識の培養上澄液をlXl0 ’の未感染Mo+t−3リンパ細胞又はHIV感染M。
+t3、リンパ細胞のいずれかから集め、ポルI・シーハンター試薬(MEN、 ボストン、MA)により放射性沃素化されたl!l ■標識可溶性T4と共にイ ンキュベートされた。次いで試料はカワルスキ等(既出)に記載されたように、 羊の抗=gp120抗血清を用いて免疫沈降させた。
0KT4A単クロ一ン性抗体の予備インキュベーションなしに、gp120蛋白 質は0KT4単クロ一ン性抗体により共沈降した。これと対照的に、0KT4A 抗体との予備インキュベーションはgp120共沈降を阻害した。これらの発見 はgp120はT4.、z蛋白質に結合し、この結合は0KT4Aにより阻害さ れることを示す。0KT4単クロ一ン性抗体は添加されたT4−、z蛋白質の不 存在下にはgp120蛋白質を沈降しない。
第ユの実験において、未標識のHIVピリオンは放射性沃素化されたT4..2 蛋白質と共にインキュベートされた。次いで混合物を精製されたHIVgp12 0蛋白質に対して飼育された羊の抗血清と共に免疫沈降させた。沃素化されたT 4−2蛋白質はHrVピリオンが存在する時にのみ抗gp120血清によって共 沈降し、T4 cl、蛋白質はHIVピリオン成分と結合できることを示してい る。
T4可溶性CD4断片に対するgp120結合の阻害T4.1□蛋白質がCD4 リンパ細胞へのgp120蛋白質の結合を阻害できるか否かを検査するために、 ウィルス感染細胞の上澄液から代謝的に標識されたgp120蛋白質がT4.、 、蛋白質又はバキュロウィルス系(細胞外Tllセセグメント)中で作られた対 照蛋白質と共に下記のように予備インキュベートされた。
HIV株111Bで安定的に感染された1X10’1−19リンパ細胞を、l。
5uQの全容積中で3SS−システィンで標識されたHIVを含む上澄液を:燐 酸塩緩衝食塩水(PBS)、2.5μg/蛯の0KT4A; 30μg /rn QT 4 、、l;又は30 pg /mQのTllのいずれかと共に37℃で 1時間インキュベートした。5upTl細胞を遠心し、一度PBSで洗浄し、0 .75+aQの透析緩衝液で透析し、5upT1細胞に結合したgp120をカ ワルスキ等(既出)に記載されたように、免疫沈降させた。
結合の特異性をみるために対照に標識された蛋白質を添加する前に、0KT4及 び0KT4A単クロ一ン性抗体を5upTl細胞に添加した。
0KT4ではない0KT4A単クロ一ン性抗体は5upTl細胞への標識された gp120蛋白質の結合を阻害することが見出された。T4.11蛋白質は5u pT細胞の表面への標識されたgp120の結合を著しく阻害した。対照蛋白質 を30μg/rIIQの濃度まで使用しても阻害は認められなかったが、gp1 20結合の阻害はG、3μy/mQのT4.、。
蛋白質濃度で見られた。
HIV複製に及ぼす可溶性CD4断片の効果T4...ポリペプチドがHIVに よる細胞の感染を阻害するか否かを決定するために、二種のリンパ細胞(C81 66及びH9)を用いて実験を行った。各細胞種について、2X10’細胞を1 oooTcIDs。
単位のH9I[[、株のHIVを用いて蛋白質の存在において感染させた。
蛋白質は感染時に添加され、実験の全期間を通じて下記の濃度に保持された:蛋 白質の添加なし;卵アルブミン(対照)、lOμg/mQ;T41.2蛋白質、 l Ottg/mQ; T4.、!蛋白質、2 μy / mQ ; T 4  、、z蛋白質、0.2p9/rllQ;21Thy2D3 (抗CD8、対照) 、10μ9/mQ;及び19Thy5D7 (抗CD4、対照)0.2μg/m Q。−日に9の下記感染上澄液を集め、放射免疫定量法によりウィルスのp24 ギャグ(gag)蛋白質の分析を行った。第4図を参照すると、細胞上澄液中の p24蛋白質の量が添加された卵アルブミン(ロ)、バキュロウィルス中で生産 された可溶性T 11 (閣) 、T 4−+蛋白質(0)、T4.1蛋白質( ・)又は19Thy5D7 ()の濃度に対してプロットされている。
第4図に示すように、卵アルブミン、組換えTll及び21Thy2D3蛋白質 はウィルスの複製に対して効果を及ぼさないが、T4−+及びT4−、z及び抗 T4 (19Thy5D7)はウィルス蛋白質の発現及びウィルスの生産の著し い阻害を呈した。T4−1及びT4czz蛋白質は0.2μy/mQの濃度でH IVp24蛋白質の発現を減少することができた。これらの研究はT4 gtl 及びT4..2蛋白質がCD4+リンパ細胞中でのHIVの複製を阻害すること を示している。
可溶性CD4断片によるHIVエンベロープ誘発誘発シンクチウム害HIVエン ベロープによるシンシチウムの誘導はCD4分子へのgp120外部糖蛋白質の 結合及び引き続いて起こる膜融合に包含される事例に依存する。’r 4 、、 、蛋白質がHIVエンベロープによるシンシチウムの形成を阻害できるか否かを 検査するために、HIVで慢性的に感染している細胞をT4.、、蛋白質の存在 又は非存在下にCD4+5upTlリンパ細胞と共に培養した。同時培養した細 胞に対照蛋白質、卵アルブミン又は抗T8単りローン性抗体(21Thy2D3 )を添加しても同時培養の開始後6時間で評価した所、シンシチウムの形成に影 響を与えなかった(第2表)。対照的に、2μg/l1IQ程度の少量のT4. 、、又は抗T4 (19Thy5D7)を添加すると、この検定法でシンシチウ ムの形成を完全に阻害することができた。T4.、+及びT4−7蛋白質の両者 は構成上HIVエンベロープを発現するCHO細胞が5upTlリンパ細胞と同 時培養されてもシンシチウムの誘発を阻害した。バキュロウィルス発現系中で作 られた組換え体の分泌されたTll蛋白質については、シンシチウムの形成の阻 害は認められなかった。
第2表 可溶性T4蛋白質によるHIVエンベロープ−誘発シンシチウム阻害蛋白質        濃度(μg/mQ)     シンシチウム2            −m− 2−m− T4□2蛋白質          20         −においでImn の容積で)(IVのHXBe2株で感染された5X10’ジヤーカド(Jurk at)リンパ細胞と共に同時培養された。同時培養の開始後10時間で、希釈が なされ、1rnQ当たりのシンシチウムの数が見積もられた(−m−、>100 0;−−1500−1000;+、50−500゜−1<50) T4grz生成物により観察されたシンシチウムの阻害がエンベロープ発現細胞 との、又はCDd+“標的”細胞との相互作用によるものであるか否かを判定す るために、これらの細胞のいずれをも別個にT4.、。
蛋白質と共にインキュベートし、洗浄し、次いで共培養検定に使用された。第3 表はエンベロープ判定細胞(H9/HTLVI[IB)の予備処理がエンベロー プ発現及びcD4+8 (SupTI)IB胞の予備処理を同様にシンシチウム の阻害に効果的であったことを示している。対照的に、T4□、2蛋白質と共に “標的”5upTl細胞をインキュベートしてもシンシチウムの形成にはほんの 僅かな効果しか示さなかっt;。従って可溶性CD4断片はエンベロープ発現細 胞との相互作用を通じてそのシンシチウム阻害効果を及ぼすものと思われる。
第    3    表 エンベロープ発現細胞との相互作用によるシンシチウム形成の阻害H9/HTL VIIIB+ 卵アルブンミン      1560        11200H9/HTL VUIB+ T4.、、          130         120約lXl0’   H9/HTLVI[IBリンパ細胞又1;t4XlO’5upTl!J7パ 細胞を卵アルブンミン又はT4−、x蛋白質を有する培地中で20 py Im nの濃度で37°Cで10分間インキュベートした。次いで細胞を遠心分離し、 緩衝された食塩水で洗浄し、遠心し、培地中に再分散した。次いで処理されたH 9/HTLVI[[Bを24ウエルのディツシュ中で処理された5upTl細胞 と混合し、37°c15%CChのイアキュベーターに5時間戻し、ウェル当た りの合計シンシチウムを計数した。
可溶性CD4断片によるクラスITMHC認識行為の阻害の欠如CD4機能はク ラス■特異的CTL及びIa制限ヘルパーTリンパ細胞の活性化を容易にするた めに必要であるから、同じT49.蛋白質がCD4+リンパ細胞の生理的な応答 を廃止するか否かを試験するために実験を行った。これに関して、二種類の実験 が実施された。第一の実験はCD4+細胞溶解クローンAA8により仲介された クラスI[MMCに向けられた障害(killing)に及ぼすT4.1の効果 を試験した。T4+細胞溶解クローンAA8は同種EBV形質転換B細胞系統ラ ックス(Lax)509上のクラスI[MHC遺伝子生成物について特異的であ る。第3図を参照すると、”Cr標識ラックス509細胞は分泌されたT4−2 (△)又は対照蛋白質(BsA(ロ))と共に二7エクター細胞の添加の前に、 4°Cで30分間予備インキュベートされた。他のウェルには、抗T4 (19 Thy5D7)(C))及び抗CALLA  J5 (ダナ・ファーバー[Da na Farber)癌研究所、ボストン、MA、のジエローム・リッツ(Je rome R4tz1氏から恵与された)(・)抗体が阻害剤として使用された 。
分泌されたCD4断片阻害剤と共に標的細胞(3000細胞/ウエル)を予備イ ンキュベートした後、30:lのE/T比で標準的な4h”Cr放出検定法で透 析液を測定した。示された結果は標準偏差が10%よりも大きい四通りの試料の 平均である。
図示のように、対照蛋白質BSA及び抗T8単りローン性抗体と同様に、T41 □は100μg/顧もの高濃度でもCTLエフェクターの機能の阻害に役立たな い。対照的に、特異的抗T4 (19Thy5D7)単クローン性抗体は1−3 μ9/顧の少量でも細胞溶解を50%以下に減少させた。T4.、、も細胞溶解 には効果がなかった。
可溶性CD4断片によるT−細胞増殖に及ぼす効果の欠如下記の実験はT4+テ タヌス・トキソイド特異的、クラスnMHC制限ヘルパーT細胞クローンCTT 7の増殖に及ぼすT4.、lの効果を測定するために行われた。第6図を参照す ると、増殖実験のために標準的クローニング法により誘導されたテタヌス・トキ ソイド特異的クローンCTT7の50,000細胞/ウエルが1%のベンースト レプ(pen−sirep)及び2%のグルタミン単独を追加された10%のF  CS/RPM 11640中で、IOpg/m(lのテタヌス/トキソイド( MassachusettsDepartment of Public He alth、jamaica Plains MA)と共に又はテタヌス・トキソ イド(TT)及びlO%自原性のマクロファージ(MO)との組み合わせで、最 終濃度40 pg/mQの卵アルブミン(ova) 、抗T4、抗T8、又は二 回免疫吸収されたT4.、、の存在又は不存在において、6%のCO2を含む湿 った雰囲気中で37℃で24時間培養した。引き続き、ウェルにl、uci/ウ ェルの”H−TdRを加えた。自動細胞採取器を用いて48時間で細胞を採取し た。プラス記号(+)は所与の添加剤の存在を示す。
第6図に示すように、CTT7クローンはテタヌス・トキソイド及び0原性抗原 提供細胞の存在においてのみ活性化されて増殖を受ける。40μg/蛯の濃度に おいて、抗CD4 (19Thy5D7)単クローン性抗体はヘルパーT細胞応 答におけるCD4の重要な役割と一致して80%組み込まれた3H−TdRを示 した。対照的に、当量のT4e、+、卵アルブミン、又は抗T8単りローン性抗 体は効果を有していない。
従ってT42.蛋白質はHIVgp120に結合し、それによってgp120の 他の受容体への結合を阻害し、HIVエンベロープ誘発誘発シンクチウム形成H IV複製を阻害し、これらの実験条件と同一の濃度では、クラス■指向性生理的 T細胞応答を認識できる効果を持たない。この差異の基本は解決されるべき問題 としである。一つの可能性はgp120に対するCD4の親和性はその天然のり ガント(多分クラス■MHC)に対するCD4親和性よりも事実上高い。更に、 CD4はCTL及び標的又は誘導物質T細胞及び抗原提供細胞の間の細胞−細胞 相互作用を容易にする数種の要素(他者はLFA−1、Tl1等を含む)の唯一 つであるから、”r4e、+蛋白質でのCD4機能の部分的妨害はなおT細胞活 性過程を阻害されずに残すことができる。
従ってピコモル範囲の可溶性CD4断片の濃度であっても、或種の抗T4単りロ ーン性抗体のように、ンンシチウムの形成及びHIVの感染を阻害する。しかし 、抗T4と対照的に、可溶性CD4蛋白質の効果はgp120発現細胞のレベル で働く。更にクラス■特異性子細胞相互作用は機能的に可溶性CD4蛋白質によ り邪魔されないが、それらは同じ実験条件下では当量の抗T4抗体により事実上 妨げられる。この選択的な効果が抗体に比較してgp120に対するCD4の親 和性の結果であるか否かは、決定すべき問題である。しかし、本発明はCD4蛋 白質の細胞外セグメント又はそれから誘導されたペプチド断片がTリンパ細胞上 の天然の膜透過CD4構造とウィルスgp120蛋白質の間の相互作用を競合的 に阻害するのに有用である。更に、これらの可溶性CD4蛋白質はgp120− CD4相互作用を妨害する薬剤を検出するように設計された検定法の確立を可能 としなければならない。重要なことは、T41.蛋白質自体又はT43.から誘 導された断片は、健康な細胞上の表面CD4の生理学的な正常な役割を妨害する ことなく、Tリンパ細胞、単核細胞、又は脳細胞上の膜に結合したCD4へのg p120の結合を阻害する点で臨床的に有用性を有している。
実施例 2  T4.、蛋白質及び誘導されたペプチド断片とHIVgp120 との相互作用の評価 T4.1蛋白質又はそれらの誘導されたペプチド断片とgp120との間の特異 的な物理的相互作用を更に分析するために、5DS−PAGEによるサイズ分画 及びそれに続くポリ二弗化ビニルアジン膜上へのT46.3.蛋白質のエレクト ロブロッティングを含む方法が使用された。T4e12(中和された免疫親和性 溶離液中の75μg)を、40mMCaC1,を含む1/9容積の0.9Mトリ ス−MC1%pH8,0の0.9容積と混合した。TPCK)リプシン(Wor thington)を酵素対蛋白質の比率を1:50(重量7M量)として添加 し、37℃で消化を行った。1O120及び45分間に25μ9のアリコートを 取り出した。非還元SDS試料緩衝液の添加し、100℃に5分間加熱すること により消化を停止した。アリコートを非還元条件下で12,5%のミニスラブゲ ル上で電気泳動にかけた。引き続きマツダイラの方法を用いて二弗化ポリビニリ デン膜(ミリポア;孔径0.45μm)上でエレクトロブロッティングを行った 。P、 Matsudaira 、J、 Biol、 Chem、、262:1 0035(1987)。重複路のトラックは室温で2時間クーマシー青で染色さ れるか又はPBS/アジr中の5%ドライミルク溶液で粘着された。粘着後のエ レクトロプロットは、HIVgp120の反応性を試験するためにミニプロッタ ー装置(インミニーンティックス[Immuneticks])及びPBS中の 1%ドライミルク中に、50.unの精製された天然HIVgp120を20μ g/mQの濃度で充填された適当なトラックを含むスロット中に組み込まれた。
振盪して4℃で一夜インキュベーションを行った。PBDlo、05%トリトン X−100で5分間三回洗浄した後、プロットをPBS中の1%ミルク25mQ 中に希釈された、放射性沃素化されたマウスの単りローン性IgG、抗HTLV I[Igp120 2.6pg (比活性、2pCi/μg)と共に室温で1時 間、次いで4℃で1時間インキュベートした。
更にミロトリトンX−100で洗浄し、PBSで二回洗浄した後、プロットを風 乾し、−70℃でオートラジオグラフィー測定された(プレフラッシュされたコ ダックXARフィルム及び増感スクリーンを使用して)。適当な場合は関心のあ る染色バンドを切り取り、03RPTHプログラムを使用したオンラインPTH アナライザー(12OA)を用いて、ガス相蛋白質シーケンサ−(sequen cer) (アプライドバイオシステム47OA)により配列分析を行った。
未還元で電気泳動された時の50KD  MWにおけるT4.、tのシングル・ バンドはHHIVgp120に強く結合することが示された。対照的に、還元さ れたか又は還元されそしてアミドメチル化された、同一量のT4.、、は、同様 に検査した時にgp120に結合しなかった。還元され及びアルキル化されたT 4.、、へのgp120の結合の欠如は、同時に起こる還元されたT4゜0への gp120の結合の欠如によって示されるように、システィン残基自体のアルキ ル化の際の修飾によるものではない。還元後のT4.1蛋白質の電気泳動移動度 は還元されない場合よりも遅く、ヒトT4の外部セグメント中に鏡開ジスルフィ ド結合があるという予想と一致する。更に、50KDの単一成分としての非還元 T4.8□蛋白質の移動は、純粋な蛋白質がT4−2蛋白質のジスルフィドで連 結された重合体を含まないことを示す。考え合わせると、これらの結果は、これ らの条件下でのT4.、蛋白質のgp120への結合が、恐らくはそれらの結合 領域の三次構造を安定化する、無傷のジスルフィド結合の存在に依存するものと 思われることを示している・上記のように行われた精製されたT4.。蛋白質の 酵素断片化は広範囲の断片を生じた。45分間パパイン消化から得られたプロッ トされた物質のHIVgp120結合分析は50KD残留T4.、r蛋白質によ る予想された結合以外に、gp120と結合する28KDの移動度を有する断片 が存在することを示している。28KD断片を明確に同定し、精製するために、 40倍以上のT4 、、JF白質がパパインで消化され、調製用5Ds−PAG Eで分離された。プロットの部分はgp120結合のための分析に付され、及び 染色されたプロットのジンシトメトり一的走査とオートラジオグラフとの比較は 28KD物質が、同じトラック中の残余の74 、、lに結合されたものと同様 の相対量のgp l 20に結合していることを示した。従って28KDの断片 は元のT4..2蛋白質と同じ効果を持ってHIVgp120に結合していた。
28KDのバンドをこの同じプロットのクーマシー青染色蛋白質から切り取り、 アミノ酸末端微量配列分析に付された。最初の11サイクルではKKVVLGK KGDTの配列のみを生じ、28KD断片はT4e、+蛋白質のアミノ末端領域 から誘導された無傷のポリペプチド鎖であることを示している。各アミノ酸の平 均MWが110ダルトンであると仮定すると、28KD断片を生じるT4.1□ のパパイン開裂は159位に於けるシスティン残基へのC末端であり、256及 び300位におけるオリゴサツカライド付加部位に最も近いドメイン3を有する ものとして位置付けることができる(第7C図)。従ってHIVgp120のT 4−+への結合は、T4構造のN−結合グリコシル化部位、又はドメイン4の両 者を含む、ドメイン3中のアミノ酸のC末端の範囲を含まない。この結果は蛋白 質のN−末端領域中にあるとしてT4のgp120結合部分を明確にするもので ある。
同様な実験は更にgp120結合断片の性質を明らかにするためにT4−のトリ プシン断片化を利用した。トリプシンを用いるT4..2蛋白質の消化は、パパ イン消化の場合に見られたものと異なる一連の断片を生じる。gp120結合に 対する45分間のトリプシン消化から分離された断片の分析によれば、消化後に 残った痕跡量の5QKDT4..2により生じた弱いシグナルのみを示す。45 分間消化物のプロットから誘導された強くクーマシー染色する45KD復合バン ドのアミン末端配列は、リジン残基7及び75におけるトリプシン開裂、及びリ ジン72における開裂に対応する少量の配列を示している(第7C図)。この物 質には他のシグナルは見みられず、これらの三種のりジン残基はトリプシンに対 して極めて不安定であること、及び1−7残基のかような開裂及び又は/喪失は pg120の結合を妨害するのに充分である。
一層制限された消化を用いて、gp l 20結合トリプシンT4 、、、断片 を得ることができる可能性を研究するために、T4□、にお20分間トリプシン 消化からの4O−45KD領域中で移動する物質を検査し、gp l 20との 結合がないことが明らかとなった。10分間のトリプシン消化から誘導された4 5KD物質の微量配列分析によれば、二つの主要なシグナルを持ち、一つはリジ ン72での開裂に対応する、混合した配列が示された。更に一つはりジン7の開 裂から誘導され、他はりジン75の開裂による二つの小さいシグナルがあった。
この情報によれば、多分子41、中の最もトリプシンに不安定な残基は72のリ ジンであり、及び1−7の残基はCD4へのHIVgp120の結合に単独で応 答するものではないという結論が導かれる。
トリプシン開裂後のT4〜蛋白質の唯一の検出し得る改質はドメイン1にあり、 これらの変化はpg120結合を阻害することができることは、本来のドメイン 1領域の本質的な役割を証拠立てるものである。T4−1のNH,末128KD パパイン断片のHIVgp120に結合する能力はこの見解と一致する。Ig状 ドメインの本来のコンホメーションを維持するための鏡開ジスルフィド結合の必 要性が示されれば、T4.。
1又はT4.、、還元後のHIVgp120結合の喪失は更に上記の見解を支持 するものとなろう。
それ以上の結合部位の情報が、同じ制限トリプシン開裂が抗T4単りローン性抗 体1.97hy5D7により認識される抗原エピトープを不安定化するのに充分 であるという観察によってもたらされる。即ち、両T4−蛋白質のトリプシン消 化物は19Thy5D7免疫吸収剤をを通過し、無傷のT41、蛋白質のみが結 合する。19Thy5D7はCD4に対するHIVgp120の結合を阻害する ことが知られているという事実はこの結果を予期しないものではなくすると同時 に、HIVgp120結合領域、及び19Thy5D7エピトープがCD4の免 疫グロブリンV状NH,末端セグメントに局在していることを示唆する。しかし 、T4ドメイン1に対する抗体分子の寸法が大きく、従って立体的妨害の可能性 があるので、gp120部位に対する19Thy5D7エピトープの局在は正確 には知ることができない。
T4配列中のシスティン及び多重的な他の不変的なIg残基の保全、並びに二次 構造の予想は、T4分子の最初の92残基はIgVドメインに類似した三次構造 を有することを証拠立てるものである。従って7.72及び75の位置のりジン 残基はドメインの表面から伸びて相互に空間的に近接してクラスターを形成して いることが予想できる。恐らく■ドメインの塩橋特性を形成する、アスパラギン 酸残基(第7C図、アミノ酸78)及びアルギニン残基(第7C図、アミノ酸5 4)により結合された高度に保全された区域内に入る、リジン残基の場合には、 この配列が正確なことは殆ど確実である。このクラスターはCD4へのHIVg p120の結合に包含される。
上記の結果はアミノ酸の直鎖状範囲がCD4−HIVgp120相互作用の効果 的な、高度に親和性ある阻害剤として効果的であることは無さそうであることを 指示しており:該結果はT4.f蛋白質のジスルフィド架橋がこうした相互作用 の中心的な役割を演じていることを示している。リジン残基72の開裂(即ち、 V状ドメイン中のシスティン残基の間の)はgp120及び19Thy5D7結 合領域の両者を不安定化するのに充分であるという発見は、この見解と一致する 。更に、これらの結果はgp120のT4への結合中にV状ドメインを巻き込ん でいるが、130及び159位のシスティン残基(第7C図)を含むドメイン2 がV状ドメインlとの関連において或役割を演じる可能性をまだ除外して産及び それらの活性の評価 T4cDNAの修飾物はM13  T4鋳型を用いて生産された。T4、、cD NA断片は、BamHIを用いてプラスミドベクターpAc373T4.、から 切断された。プラスミドベクターpAc373T4.j:を実施例1及びハッセ イ(Hussey)、等、填胡朋、331 ニア8(1988)に記載されてい る。断片の末端はDNAポリメラーゼ■でプラント(blunt)され、断片は XbaI結合剤にニーイングランド・バイオラプス[Biolabs])に連結 された。連結された断片はXbaIで消化され、過剰な結合剤を除去するために ゲル精製され、Xba切断M13複製型に連結された。連結混合物をコンピテン トTGl宿主細菌中に形質転換し、平板培養し、得られるプラークをT4オリグ ヌクレオチドとハイブリッド形成することによりスクリーニングした。オリゴヌ クレオチドを感受するべく/1イブリッド形成するプラークは増殖され、突然変 異形成のための一重鎖M13鋳型を生産した。
突然変異形成プロトコールはアメルシャム(Amersha[11)により市販 され)に基づいている。それらの配列中に、組み込まれた時に、切断されたT4 蛋白質が生じる停止コドンを生産するような、塩基の変化を含むオリゴヌクレオ チドが生産された。これは#183アミノ酸において14分子の切断をもたらし た。5’ G−AAG−GCC−工ΔΔ−AGC−ATA−Gの配列を含むオリ ゴヌクレオチドが合成された。正常のT4配列はG−AAG−GCC−工CC− AGC−ATA−Gである。こうしてTCCによりコード化されたセリンが停止 コドンTAAに変化し、突然変異T4蛋白質はこの点が末端となった。
突然変異オリゴヌクレオチドをキナーゼ処理し、lOμ9のM13T4鋳型にハ イブリッドされl−0DNAの第二の鎖は、チオノヌクレオチドdCTP−5の 存在においてフレナラ(K lenow)のDNAポリメラーゼ断片によりM1 3  T4鋳型及びオリゴヌクレオチドプライマーを用いて合成された。複製さ れなかった一重鎖DNAはニトロセルロースフィルターを通して濾過により除去 され、精製二重鎖DNAは制限酵素NciIでニックされた。Ncirはホスホ ロチオエートDNAを切断しない。従って新しい鎖を含むdCTPo:S及び突 然変異対はニックされなかった。ニックされたDNAはエキソヌクレアーゼ■で 消化され、それはニックされた、非突然変異DNA鎖も消化した。
ギャップしたDNAをT4DNAリガーゼの存在において、DNAポリメラーゼ ■により再合成した。この段階において、突然変異鋼は突然変異形成が両方の鎖 中にコピーされるような鋳型として役立った。
得られたDNAをコンピテントTGIに形質転換し、誘導されたプラークを増殖 した。−重鎖及び複製型DNAを単離し、突然変異の存在を確認するためにDN Aの配列分析を行った。突然変異したDNAをxbaでDNAの複製型から切断 し、Xba切断ベクターCDM8に連結した。このベクターはプライアン・シー ド(Brian 5eed)博士(マサチューセッツ・ゼンネラル病院)により 開発され、提供された。CDM8はトランスフェクションに際し、ゴス細胞中に 発現される。従って突然変異T4蛋白質はゴス細胞中にトランスフェクション後 は分析できなかった。
突然変異T4cDNAを含むCDM8は、コンピテントMC1081P3ホスト 細菌中へのベクター挿入連結体の形質転換後に、放射性標識されたT4DNAに ハイブリッドすることにより同定された。ベクター中の挿入体の本来の配向はミ ニープレプ(mini−prep)D N Aの制限酵素分析により測定された 。大規模なプラスミドの調製物が形質転換のために使用された。
トランスフェクションのために、13Xlo’コス細胞がRPMI−10%、F e2−1%、グルタミン=1%、ペンーストレフ(Pen−strep)10μ g/mlゲンタマイシンを含む100cmのディツシュ中で平板培養された。1 2−24時間後に、細胞をPRMIで洗浄し、400gg/mQのDEAEデキ ストラン及び45μgのグラスミドDNAを含む4mQのDMEの存在において 、2−2.5時間インキュベートされた。
細胞をRPMIで洗浄し、lOmQのDME−2%、Fe2−1%、グルタミン 15ベン−ストレフ−10pg/mQゲンタマイシン−120gMクロロキン中 で3時間インキュベートした。細胞をRPMI洗浄し、始めの培地中で2日間イ ンキュベートした。
実施例 4 修飾された可溶性CD4断片の生産方法: 1.17KbT4t、 、断片をBamIを用いてAC373/T4twlから切断し、DNAポリメラ ーゼ■のフレナラ断片を用いてプラントし、Xh01結合剤にニーイングランド ・バイオラプス)に連結し、ベクターCDM8のXhoI部位にスブ・クローン (subclone) シた。ハックジョンするために、2−3XIO’細胞を lO%胎児牛血清(F B S)を含むRPMI 1640 (ギブコ[Gib co])を入れた1oOXIOc+1デイツシユ中で平板培養した。12ないし 24時間後に、45μりのプラスミンDNAを2 、5 rnQのPRMIに添 加し、2.5蛯のPRMI−800gg/mQDEAEデキストランと混合し、 次いで洗浄したコス細胞に添加した。37°Cで約2時間後に、細胞を洗浄し、 次いで2%FC3,1%グルタミン、1%ペニシリン−ストレプトマイシン、l Oμg/mQゲンタマイシン及び150gMクロロキンを含むPRMI中でイン キュベートシた。代謝標識のために、トランスフェクトされたコス細胞(トラン スフェクション後2日)をlO%FC3を含む5mQのPRMIマイナスシステ ィン中で1時間インキュベートした。培地を取り去り、細胞を10%の透析され たFe2及び100μCi /mQ” S−システィンを含むPRMIマイナス システィン中で37℃で5−6時間インキュベートした。取り出した上澄み液を 200gで10分間遠心し、PBSlo。
025%アジド/10mM冷システインンに対し4℃で一夜透析した。
免疫沈降のために5mffの透析した3sS−システィン標識上澄み液を、20 μ0の抗T8抗体(21Th y 2D3)を用いてアフィゲル−10(バイオ ラド)ビーズ(1m12のビーズ当たり約5Tngの抗体)上で4°Cで45分 間インキュベートすることにより予備清浄化した。次いで予備清浄化した上澄み 液を7フイゲルーIOビーズ上で4℃で3時間20μαの抗cD4 (19Th y5D7)を用いてインキュベートした。ビーズをlOmQのトリス、pH6, 810,1%トリトンX−10010,1%5DS10.5%DOC中で一度、 ±1mQの同じ緩衝液中で一度及び1rxQの0、INグリシン、pH5,01 0,1%トリドアX−100中で一度洗浄し、次いで35pQ (7)O,1M グリシン、pH210,1%トリトンX0100で溶離し、6μQの1Mトリス 、pH7,6で中和した。試料を0.75又は1.5mmの12,5%ミニ−ポ リアクリルアミド−3DS−ゲル上で非還元的条件下で処理した。ゲルを固定し 、乾燥し、約70℃で1−7日オートラジオグラフ処理をした。抗CD8を用い てアフイゲル−10ビーズ上で20μCの抗CD8を免疫沈降し使用する以外は 、免疫沈降を上記にように行った。gp12Q(ポロ不ン[Bolognesi l博士・ジニーク大学より恵与)との共沈降のために、0.5蛯の標識された上 澄み液を67ngの野生のgp120と共に37°Cで2時間インキュベートし た。500 ngの抗gp120(デュポン)及び10μmQの兎の抗−マウス IgGセブナローズ(Sepnarose) 4 Bビーズを添加し、4℃で3 時間回転した。ビーズを一度1OIIlQの冷PBS、及び一度1rnQの冷P BSで洗浄し、溶離し、試料を上記のように5DS−PAGE中で操作した。
CD4蛋白質(182アミノ酸の長さ)オリゴヌクレオチド部位指向の突然変異 形成のチオヌクレオチド方法を用いて創出した。テーラ−J。
Wo等、Nucl、 Ac1ds Res、、13:8749−8765(19 85);テーラ−」、W9等、Nucl、 Ac1ds Res、、13:87 65−878(1985);ナカヤマ等、Nucl、 Ac1ds Res、、 14:9679−9698(1986)。T4−+のXhoI挿入はCDM8か ら切断され、XbaI結合剤にニーイングランド・バイオラブ)に連結されたフ レナラのDNAポリメラーゼエでプラントされ1、及びM13mpla中にスブ クローンされた。−重鎖DNAは鋳型として製造され、突然変異形成は製造者の 推奨法(アメルシャム)に従って行われた。182アミノ酸切断のために、オリ ゴヌクレオチド5’ GAAGGCCTAAGCATAG3°は標準的シアノエ チルホスホロアモダイト化学を用いて合成された。アミノ酸183におけるセリ ンを停止コドンに転換する終結コドンが明示される。突然変異の存在はM13m 18−74構造の配列分析により確認され、突然変異含有DNAの複製型のミニ ープレフが製造された。変化した挿入体はXbalで切断され、CDM8のXb aI部位中に連結された。突然変異の存在は二重鎖DNAを鋳型として使用して CDME−T4挿入体を配列分析することによって直接確認された。明示されて はいないが、オリゴヌクレオチドCACCTGCTTTAGGGGCAGを用い てアミノ酸110で切断が初めて行われた。
実施例 5  CD4部位指向突然変異体の生産及び分析16cD4突然変異体 が実施例4に記載されたように構成された。第1表に示すように標準部位指向突 然変異形成プロトコール(実施例4)中で各1ないし4アミノ酸置換基を含むヒ トのCD4分子の種々の変形物を形成するために、15のオリゴヌクレオチドが 使用された。その結果として、第1表に指摘された位置におけるヒトCD4蛋白 質に通常存在するアミノ酸残基(第1表参照)がマウスのCD4配列の等価の位 置に存在するアミノ酸によって置換された。
これらの突然変異体、M3、M9及びM14は改質された9gp120結合能力 を立証した一M3はgp120に結合できず、M9はgp120結合能力が事実 上減少しており、及びM14は又減少したgp120結合能力を示している。
各々においてなされたアミノ酸の置換は下記のようである:M3アミノ酸4酸二 8:Pに変換 アミノ酸50:にはPに変換 アミノ酸51:LはSに変換 M9アミノ酸121:PはSに変換 アミノ酸122:PはKに変換 アミノ酸123:GはVに変換 M14アミノ酸tss:GはDに変換 アミノ酸156:TはFに変換 アミノ酸158:TはNに変換 L:ロイシン    D:アスパラギン酸当業者は日常的実験法を出ない実験を 使用して、本文に記載された特定の具体化である多くの等価物を認識又は確認す るであろう。かような等価物は本発明の範囲内に包含されるものと思考される。
F工GORE  1 FIGURE l fcONT’Dl F工GURE  1  (CONT’DIq al  p (iYa(isqn ltLalaakt++++、+++++++++、+−−−=−−−−−−− −++++、+−+g+++、++−一−+++、−++−::。
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Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ヒト免疫不全ウイルスのgp120エンベロープ糖タンパク質への結合能力 を有する可溶性ヒトCD4断片。
  2. 2.前記可溶性ヒトCD4断片がHIVに感染していないヒトTリンパ球の機能 及び増殖を妨げず、該可溶性断片がCD4のトランスメンブラン部分を全然含ま ないか又は該トランスメンブラン領域の一部しか含まず、該トランスメンブラン 領域の一部は、該断片の可溶化を妨げない程度に十分に小さい、請求の範囲第1 項記載の可溶性ヒトCD4断片。
  3. 3.HIVgp120エンベロープ糖タンパク質への結合能力を有し、HIVに 感染していないヒトTリンパ球の機能及び増殖を妨げない可溶性ヒトCD4断片 であって、第1図のアミノ酸配列のすべて又は一部を含んで成る可溶性ヒトCD 4断片。
  4. 4.HIVgP120エンベロープタンパク質への結合能力を有し、HIVに感 染していないヒトTリンパ球の機能及び増殖を妨げない修飾された可溶性ヒトC D4断片であって、該断片は、ヒトCD4タンパク質のアミノ酸配列から少なく とも1個のアミノ酸が欠失しているか、ヒトCD4タンパク質のアミノ酸配列に おいて少なくとも1個のアミノ酸が置換されているか、又はヒトCD4タンパク 質のアミノ酸配列に少なくとも1個のアミノ酸が付加されていることにより、可 溶性ヒトCD4タンパク質とは異なる、修飾された可溶性ヒトCD4断片。
  5. 5.HIVgp120への結合能力を有し、HIVに感染していないヒトTリン パ球の機能及び増殖を妨げない修飾された可溶性ヒトCD4断片であって、本質 的に、第1図に示されたヒトCD4タンパク質の最初の182のアミノ酸から成 る、修飾された可溶性ヒトCD4断片。
  6. 6.HIVgp120エンベロープタンパク質への結合能力を有し、HIVに感 染していないヒトTリンパ球の機能及び増殖を妨げない修飾された可溶性ヒトC D4断片であって、本質的に、ヒトCD4タンパク質の最初の369のアミノ酸 から成る、修飾された可溶性ヒトCD4断片。
  7. 7.HIVgp120エンベロープタンパク質への結合能力を有し、HIVに感 染していないヒトTリンパ球の機能及び増殖を妨げない修飾された可溶性ヒトC D4断片であって、本質的に、CD4タンパク質のドメイン1、2及び部分ドメ イン3から成る、修飾された可溶性ヒトCD4断片。
  8. 8.可溶性CD4タンパク質のアミノ酸配列がアミノ酸位置243でトランケー ションされている、請求の範囲第7項記載の修飾された可溶性ヒトCD4断片。
  9. 9.HIVgp120エンベロープタンパク質への結合能力を有し、HIVに感 染していないヒトTリンパ球の機能及び増殖を妨げない修飾された可溶性ヒトC D4断片であって、1)ヒトCD4タンパク質のアミノ酸位置271に存在する アスパラギンがアスパルテートであり、そしてヒトCD4タンパク質のアミノ酸 位置300に存在するアスパラギンがアスパルテートであるか、2)ヒトCD4 タンパク質のアミノ酸位置271に存在するアスパラギンがアスパルテートであ るか、3)ヒトCD4タンパク質のアミノ酸位置300に存在するアスパラギン がアスパルテートである修飾された可溶性ヒトCD4タンパク質から本質的に成 る、修飾された可溶性ヒトCD4断片。
  10. 10.a.第1図の最初の549個のヌクレオチド、b.第1図の最初の729 個のヌクレオチド及びc.第1図の最初の1107個のヌクレオチドから成る群 より選ばれるヌクレオチド配列によりコードされている、生物学的に活性な修飾 された可溶性ヒトCD4断片。
  11. 11.HIVgp120エンベロープタンパク質に結合し、HIVに感染してい ないヒトTリンパ球の機能及び増殖を妨げない修飾された可溶性ヒトCD4断片 であって、アミノ酸配列が第1図に示されているヒトCD4断片に存在するN− 結合グリコシル化部位を含まない、修飾された可溶性ヒトCD4断片。
  12. 12.ヒトCD4タンパク質のドメインI及びドメインIIから本質的に成る、 HIVgp120に結合することができる可溶性ペプチド。
  13. 13.本質的に179のアミノ酸から成る、HIVgp120に結合することが できる可溶性ペプチドであって、第1図に示されたヒトCD4タンパク質のドメ インI及びドメインIIのアミノ酸配列を有する可溶性ペプチド。
  14. 14.改変されたgp120結合能力を有する修飾された可溶性ヒトCD4断片 。
  15. 15.減少したgp120結合能力を有する請求の範囲第14項記載の修飾され た可溶性ヒトCD4断片。
  16. 16.高められたgp120結合能力を有する請求の範囲第14項記載の修飾さ れた可溶性ヒトCD4断片。
  17. 17.HIVgp120エンベロープタンパク質への結合能力を有する可溶性ヒ トCD4断片をコードしているDNA。
  18. 18.更に、HIVに感染していないヒトTリンパ球の機能及び増殖を妨げない 可溶性ヒトCD4断片をコードしている請求の範囲第17項記載のDNA。
  19. 19.HIVgp120エンベロープタンパク質への結合能力を有する修飾され た可溶性ヒトCD4断片をコードしているDNA。
  20. 20.更に、HIVに感染していないヒトTリンパ球の機能及び増殖を妨げない 修飾された可溶性ヒトCD4断片をコードしている請求の範囲第19項記載のD NA。
  21. 21.アミノ酸配列が第1図に示されているヒトCD4断片に存在するN−結合 グリコシル化部位を含まない生物学的に活性な修飾された可溶性ヒトCD4断片 をコードしているDNA。
  22. 22.ヒトCD4タンパク質の最初の182のアミノ酸から本質的に成る、HI Vgp120エンベロープタンパク質に結合することができる修飾された可溶性 ヒトCD4断片をコードしているDNA。
  23. 23.ヒトCD4タンパク質の最初の369のアミノ酸から本質的に成る、HI Vgp120エンベロープタンパク質に結合することができる修飾された可溶性 ヒトCD4断片をコードしているDNA。
  24. 24.アミノ酸配列がアミノ酸位置243でトランケーションされている修飾さ れた可溶性ヒトCD4断片をコードしているDNAであって、CD4タンパク質 のドメイン1,2及び部分ドメイン3から木質的に成るCD4断片を生じさせる DNA。
  25. 25.1)ヒトCD4タンパク質のアミノ酸位置271に存在するアスパラギン がアスパルテートであり、そしてヒトCD4タンパク質のアミノ酸位置300に 存在するアスパラギンがアスパルテートである修飾された可溶性ヒトCD4タン パク質をコードしているDNA、2)ヒトCD4タンパク質のアミノ酸位置27 1に存在するアスパラギンがアスパルテートである修飾された可溶性ヒトCD4 タンパク質をコードしているDNA、及び3)ヒトCD4タンパク質のアミノ酸 位置300に存在するアスパラギンがアスパルテートである修飾された可溶性ヒ トCD4タンパク質をコードしているDNAから成る群より選ばれるDNA。
  26. 26.第1図に示された修飾された可溶性ヒトCD4断片をコードしているヌク レオチド三塩基連鎖を含んで成るDNAであって、a.ヒトCD4タンパク質の 位置48のアミノ酸をコードしているヌクレオチド三塩基連鎖、 b.ヒトCD4タンパク質の位置50のアミノ酸をコードしているヌクレオチド 三塩基連鎖、 c.ヒトCD4タンパク質の位置51のアミノ酸をコードしているヌクレオチド 三塩基連鎖、 d.ヒトCD4タンパク質の位置121のアミノ酸をコードしているヌクレオチ ド三塩基連鎖、 e.ヒトCD4タンパク質の位置122のアミノ酸をコードしているヌクレオチ ド三塩基連鎖、 f.ヒトCD4タンパク質の位置123のアミノ酸をコードしているヌクレオチ ド三塩基連鎖、 g.ヒトCD4タンパク質の位置155のアミノ酸をコードしているヌクレオチ ド三塩基連鎖、 h.ヒトCD4タンパク質の位置156のアミノ酸をコードしているヌクレオチ ド三塩基連鎖、 i.ヒトCD4タンパク質の位置158のアミノ酸をコードしているヌクレオチ ド三塩基連鎖、 から成る群より選ばれる前記DNAにおける少なくとも1つのヌクレオチド三塩 基連鎖部位で、ネズミCD4タンパク質の対応する位置に存在するアミノ酸をコ ードしているヌクレオチド三塩基連鎖により置換されている場合を除いたDNA 。
  27. 27.HIVを含む流体とHIVgp120エンベロープタンパク質に結合する ことができる修飾された可溶性CD4断片とを、gp120エンベロープタンパ ク質と該断片との結合が起こるのに適当な条件下に接触させることより成る、試 験管内でHIVgp120エンベロープタンパク質を結合させる方法。
  28. 28.生物学的試料とHIVのgp120エンベロープタンパク質に結合するこ とができる修飾された可溶性CD4断片とを、該断片と該gp120エンベロー プタンパク質との結合が起こるのに適当な条件下に、一緒にすることより成る、 生物学的試料中に存在するHIVを結合させる方法。
  29. 29.請求の範囲第4項の修飾された可溶性ヒトCD4断片を含んで成るコンド ーム。
  30. 30.殺精子剤と請求の範囲第4項の修飾された可溶性ヒトCD4断片とを含ん で成る組成物。
  31. 31.請求の範囲第4項の修飾された可溶性ヒトCD4断片を含んで成る、血液 採集、血液処理及び/又は血液貯蔵用の装置。
  32. 32.請求の範囲第4項の修飾された可溶性ヒトCD4断片を含んで成る医学的 下着。
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