JPH04501802A - 生物学的に活性な合成チロトロピンおよびそれを製造するためのクローン化遺伝子 - Google Patents
生物学的に活性な合成チロトロピンおよびそれを製造するためのクローン化遺伝子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】
生物学的に活性な合成チロトロピンおよびそれを製造するためのクローン化遺伝
子
本発明は概略的には新規遺伝子およびタンパク質の単離および特徴づけに関する
。より詳細には、本発明は、クローン化遺伝子により合成された、単離され実質
的に純粋で、生物学的に活性なヒトチロトロピン(rTSH)の提供に関する。
チロトロピン(T S H)は重要な体内機能を制御する脳下垂体ペプチドホル
モンである。しかしながら、この重要なホルモンを合成する安定し、信頼性が高
く、そして経済的な手段がこれまでなかった。
発明の要約
それ故に、本発明の目的は、生物学的に活性な合成ヒトチロトロピンを実質的に
純粋な単離された形態で提供することである。
本発明の別の目的は、適当な発現ベクター中で生物学的に活性なヒトチロトロピ
ンの発現を指示するクローン化遺伝子を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、甲状腺刺激ホルモン並びにその他のチロトロピン物
質例えば甲状腺刺激免疫グロブリン等を測定するためのアッセイキットを提供す
ることである。
本発明のさらに別の目的はヒト甲状腺ガンを診断および治療する方法を提供する
ことである。
本発明のその他の目的および利点は本明細書の以下の詳細な記載から明らかにな
るであろう。
図面の簡単な説明
本発明の上記目的およびその他の目的ならびに態様および多くの付随した利点は
、添付した図面を参照して以下の詳細な説明を読むとよりよく理解されるであろ
う。
図1は、発現ベクターの模式的構築を示す。pSV2゜GおよびpAV2は示さ
れるように、複製開始点(ori)およびアンピシリン耐性遺伝子(amp r
)を有するpBR322から誘導されたプラスミドである。pSV2.GはHi
ndlllクローニング部位上流のSV40の初期プロモーター、ウサギβ−グ
ロビンcDNA、およびSV40のポリアデニル化部位/イントロンを含む。
pAV2は全体のアデノウィルス関連ウィルスゲノム(4,7kb)をその3種
のプロモーターP5、PI3、P2O,およびポリアデニル化部位とともに有す
る。
)1indlllクロ一ニング部位はP40プロモーターの下流にある。ヒトT
SHおよびhCGαはいずれかのプラスミドの旧nd[I[部位内に挿入され、
pAV2−hTSHβ、pAV2−hCGα、pSV2. GhTSHβ、およ
びpsV2.G−hCGαが形成された。
図2はトランスフェクションさせた293およびC0S細胞のノーザンプロット
分析を示す。全体の細胞のRNAは1%アガロース−ホルムアルデヒドゲル上で
分離され、そしてナイロン膜に移された。対照またはトランスフェクションさせ
た細胞培養物からの全体のRNA 40マイクログラムが各列に注入された。ヒ
トCGαおよびhTSHβを構造的名称およびその他の図面においてαおよびβ
と略記した。トランスフェクションされなかった細胞は対照と表示される。DN
Aを欠(リン酸カルシウム沈殿物でトランスフェクションさせた細胞はm。
ckと表示される。列1−4は293細胞から誘導された全RNAであり;列5
−9はCO8細胞から誘導されたRNAである。キロベースで示すRNA標準お
よびヒト脳下垂体からのhTSHβ mRNAの移動位置はオートラジオグラフ
の左側に示されている。オートラジオグラフの下にはpAV2およびpSV2.
Gプラスミドを一本線として、プロモーターを黒丸として、2.Okb hTS
Hβゲノム断片を2つのエキソン(黒ヌリした部分)を含有する枠として、そし
て公知ポリアデニル化シグナル部位配列を白ヌキ矢印として示す図1をより簡略
化したものを示している。各々の構築物pAV2−βおよびpSV2.G−βの
下には、特定のプロモーターで開始し、そして示されたようにスプライシングす
る予111RNAを示しである。黒ヌリ矢印はポリ(A)尾部である。キロベー
ス(kb)での予測された大きさは各mRNA種の右側に示されている。
図3はゲルクロマトグラフィーの結果を示す。pAV2−hCG/pAV2−h
TsHβ/pVARNAでトランスフェクションさせた293細胞からの細胞培
地のクロマトグラフィーをセファデックスG−200フアインカラムで行った。
さらに、hTSH,hCGαおよびhTSHβの標準調製物(明細書に記載され
ている)のクロマトグラフィーを同様のカラムで行った。ヒトαおよびTSHα
のRIAおよびhTsHに対するIRMAは各1.5m1画分で行われた。ウシ
チログロブリンの溶離位置(ボイド、V、)、BSA (67700(67k)
)およびオボアルブミン(45000(67k))並びにhTSHShCGαお
よびh T S Hβの標準調製物が表示されている。
図4はヒトTSHIRMAの結果を示す。iIk感度で特異的hTSHIRMA
が2つの脳下垂体hTSH標準で行われた。世界保健機構801558(W)(
O5TD)およびNIHl−6(I−65TD)、並びi:pへV2−hCG1
pAV2−hTsH,およびpVARNAでトランスフェクション後の293細
胞からの培地(pAV2α/β/pVARNA)、 アyセイ結合のlogit
(対数)形質転換はアッセイに添加された試料容量の任意の単位に対してプロッ
トされた。
図5はラット甲状腺細胞におけるhTsHの試験管内バイオアッセイの結果を示
す。このアッセイに使用されたヒト脳下垂体TSH標準およびトランスフェクシ
ョンさせた293細胞からの培地は図4の説明に記載されている。この試験管内
バイオアッセイはラット甲状腺細胞(FRTL 5)中へのTSH刺激された1
″″I取込みを測定する。脳下垂体標準およびトランスフェクションさせた培養
物からの培地によりトラップされるヨウ素はIRMAにおけるTSH免疫活性に
対して規格化される。
発明の詳細な説明
本発明の上記目的および種々のその他の目的ならびに効果は、適当な発現ベクタ
ーにおいて生物学的に活性なヒトチロトロピンの合成を指示する完全ヌクレオチ
ド配列のクローニングおよび合成されたホルモンの実質的に純粋な形態での単離
により達成される。
特記しない場合、本明細書で使用されている全ての技術および科学用語は本発明
の属する技術の通常の熟練者(当業者)により通常理解されているものと同様の
意味を存する。本明細書に記載されている同様または等価のあらゆる方法および
材料が本発明の実施または試験において使用され得るけれども、好ましい方法お
よび材料が今記載される。以下に記載される全ての刊行物は参照により本明細書
に編入される。特記しない限り、本明細書で使用されている技術は当業者に十分
に公知の標準的な方法論である。
本明細書で使用されている「実質的に純粋」という語は、当業者には公知の標準
的な慣用の精製法により得られうるちのと同程度に純粋であることを意味する。
本明細書で使用されている「生物学的に活性な」という語は、組換えホルモンが
天然に生じるホルモンと物理的もしくは化学的構造または組成が同一でないとし
ても、天然のものに依然として機能的に同等であることを意味する。
材料および方法
材料
制限および変性酵素はベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(メリーランド州ガ
イザースパーグ)およびファルマシアにュージャージー州ビス力タウエイ)から
得られた。。Pおよび1S化合物はデュポン・二ニー・イングランド・ヌクレア
ー(マサチューセッツ州ボストン)およびアマルシャム/サーレ・コーボレーシ
9ン(イリノイ州アーリントン・ハイツ)から購入された。ジーン・スクリーン
およびジーン・スクリーン・プラス・メンブレンズ(二ニー・イングランド・ヌ
クレアー)が全てのDNAおよびRNA移送操作に使用された。大腸菌HB10
1の形質転換感応株はベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズから得られ、そして
全ての形質転換において使用された。オリゴヌクレオチドはミツドランド・サー
ティファイド・リージエント・カンパニー(テキサス州ミツドランド)から購入
された。DNAのクローニングおよび伝達はNIHガイドラインに従って行われ
た。セファデックスG−200フアインおよびコンカナバリンA−セファロース
はファルマシア・ファイン・ケミカルズから得られた。α−メチルグルコシドお
よびα−メチルマンノシドはシグマ(ミズーリ州セントルイス)から購入された
。ヒトTSH,hCGαおよびhTsHβはN I DDKナショナル・ホルモ
ン・アンド・ビチュイタリー・プログラム(メリーランド州ベセスダ)により供
給された。タンパク質標準はシグマまたはピアース・ケミカル社(イリノイ州ロ
ックフォード)から購入された。
ゲノムスクリーニング
EMBL3ヒトゲノム白血球ライブラリィの個々の組換えファージクローン(I
XIO’)がマサチューセッツ州ボストンのバーバード・メディカル・スクール
、ダブリュ、クリニ、プリガム・アンド・ウイメンズ・ホスピタルから得られた
放射標識マウスTSHβcDNAを用いてヒトTSHβの存在に対してスクリー
ニングされ、そして2つの別々のクローンが同定された。ウシTSHβcDNA
の5′非非翻訳列の最初の34塩基と同じ配列を有する34塩基のオリゴヌクレ
オチドが(t−”P)ATPでもってポリヌクレオチドキナーゼを用いて5−8
xlO’cpm/ピコモルの比活性まで5′末端標議され;マウスTSHβcD
NAはランダムプライマーでもって1−5xlO’ cpm/μgの比活性まで
〔α−”P)dCTP標識された。両方が1つのクローンの制限消化物のサザン
プロットをプローブするために使用された。
サブクローニングおよび配列決定
ゲノム断片をpUc18およびmp13内にサブクローン化して、サンガーのジ
デオキシ鎖停止法(Sanger等。
1977、 Proc NatL Acad Sci LJSA 74:546
3−5467)を用いる制限地図作成および配列決定を容易にする。
発現ベクター
e21bp hCGacDNA(カリフォルニア州バロアルト、カリフォルニア
・バイオテクノロジー社、ジェイ、フィダーから入手)がpSV2.G (NI
H(メリーランド州ベセスダ)、ビー、ハワードから入手) (Gorman等
、 1982 MoL CeLL BioL 2:1044−LO51)内のS
V40の初期プロモーター、またはp A V 2 (Laughlin等。
1983、 Gene 23:65−73)内のアデノ関連ウィルスのP40プ
ロモーターの下流の旧nd111部位に挿入され、pSV2、G−hCGaおよ
びpAv2hCGαが形成された(図1 ) 、 Hindlll リンカ−は
277bpの5′イントロン、両方のコード性エキソン、450bpイントロン
および約800bpの3°フランキングDNAを含むhTSHβ遺伝子の2 、
Ok b Pvull断片に連結された。
それはhCGaと同じ旧ndr[1部位内に挿入され、pSV2.G−hTsH
βおよびpAV2hTsHβが形成された(図1)。全てのプラスミドが多種類
の制限酵素消化に供されて、適当な配向にある唯一の挿入物の存在が確認された
。
細胞培養
アデノウィルス形質転換ヒト胚腎臓細胞(293細胞)およびSV40形質転換
サル腎臓細胞(CO3細胞)を変形最小必須培地(MEM)およびダルベツコの
変形イーグル培地中でそれぞれ増殖させた。両方の培地は10%ウシ胎児血清、
4.4mML−グルタミン、100U/mlペニシリン、100μg/mlスト
レプトマイシン、および250 n g/m 1アンフオテリシンBで補足され
た。トランスフェクションの24時間前に、細胞を同一濃度(5X10@)の1
00mm皿に移した。トランスフェクションIB目に、新鮮培地をトランスフエ
ラ2324時間前に細胞に添加した。
トランスフェクション
全てのトランスフェクションはリン酸カルシウム沈殿法(Graham等、 1
973. ViroLogy 52:456−467)を用いて行われた。沈殿
は4時間行われ、細胞は洗浄され、そして新鮮培地が添加された。全RNAはC
athala等、 1983 DHA 2:329−335の方法に従って単離
された。pAV2プラスミドを実験1において293およびCO8細胞の両方内
に、そして実験2において293細胞内だけにトランスフェクションさせた。p
SV2.0プラスミドをCO8細胞内にだけトランスフェクションさせた。α−
またはβ−サブユニットのいずれかを細胞内に単独でトランスフェクションさせ
た場合、精製プラスミド15μgが各プレートに注入された。α−またはβ−サ
ブユニットの両方を共トランスフェクションさせた場合、各精製プラスミド9μ
gが1つのプレートに注入された。いくつかの場合において、細胞はpVARN
Aと共トランスフェクションサセた。p V A RN A it、pBR82
2(メリーラント州バルチモア、ジョンホブキンス大学、生物学部のケラトナー
から入手)の旧ndl11部位内に挿入されたVA、およびVA、、のための遺
伝子を含むアデノウィルス2型D N A HindlII B断片からなる。
Va+RNAは真核生物の開始因子2のαサブユニットのリン酸化および不活性
化を阻害することにより翻訳を刺激する(Akusjarvi等、 1987.
MoL CeLL BioL 7:549−551)。
RNA分析、RIAおよびI RMA
トランスフェクション物からの全RNへのノーザンプロット分析が標準法(Ma
niatis等、 1982. Mo1ecular CLoning 、第1
版、コールトスプリングツ1−バー研究所。
ニューヨーク州コールドスプリングハーバ−2第202頁)および製造会社の説
明書を用いて行われた。共通のヒトα−サブユニットRIA、hTSH−サブユ
ニットRIA、およびhTSHIRMAが各々のトランスフェクションさせた培
養物からの培地で2回行われた(McBride等、1985 CLin Ch
errr 31:1865−1867; Kourjdes等。
1974、 EndocrinoLogy 94:1411−1421) oア
ッセイの感度はそれぞれ0.03ng/ml、0.03ng/ml、および0.
06ng/mlより低かった。相当するサブユニットとhTsHとの間の測定さ
れた濃度での交差反応性は共通のαにおいて5%より低く、そしてhTSHβ
RIAにおいて2%より低かった(Kourides等、同上)。さらに、測定
された遊離のサブユニット濃度で、hTSHIRMAは1%より低い交差反応性
を示した(データは示していない)。
ゲルおよびレクチンアフィニティクロマトグラフイー293細胞内に合成された
hTSHの正確なモル重量は5種のタンパク質標準(ウシチログロブリン、BS
A。
オボアルブミン、ウシキモトリプシノーゲンA、およびクジラミオグロビン)で
の各クロマトグラフィー操作の間に目盛りづけされた1、5X90cmセファデ
ックスG−200ファインカラム上でのゲルクロマトグラフィーにより決定され
た。カラムは0.12M塩化ナトリウム、0.1Mホウ酸、および0.02%(
重量/容量)アジ化ナトリウム、pH7,4を含む緩衝液中4℃で平衡化され、
そして操作された。1000μU hTSH(WHo 801558)、110
0n hcGα(CR−119)および1100n hTSHβ(AFP−39
29β)を含有する新鮮MEM培地2マイクロリットルが標準調製物のクロマ)
・グラフィーの間に注入された。カラムは洗浄され、そしてpAV2−hCGα
/pAV2−hTSHβ/pVARNAでトランスフェクションさせた293細
胞からのMEM培地培地2炉l入された。1.5mlの画分が6m1/時間の流
速で集められた。
293細胞内に合成されたhTSHのコンカナバリンA−セファロースへの結合
はまた、以前記載された方法(Gesundhejt等、1987. J Bi
oL Chertt 262:5197−5203)を用いて決定された。試料
はレクチンカラムに注入され、そして2mlの両分が10m1/時間の流速で集
められた。ヒトTSHIRMAは共通のα−およびhTSHβ−サブユニットで
あり、RIAはゲルおよびレクチンクロマトグラフィーからの各画分に行われた
。hTSHおよびその遊離サブユニットの回収は一般にクロマトグラフィーから
90%を越えていた。
TSHバイオアッセイ
チロトロピンの生物学的活性はDahlberg等、 1987. JCLin
Invest 79:1388−1394の方法に従ってラット甲状腺細胞(
FRTL5)内への1″■の取込みを刺激する能力として測定された。このアッ
セイはヒト、ラットおよびウシのチロトロピンを測定するが、ゴナドトロピンま
たは遊離α−もしくはTSHβ−サブユニットを測定しない。試料測定は2回行
われ、そして2種の脳下垂体のhTsHI準(WHO801558およびNIH
l−6)と比較された。結果はmlあたりのマイクロユニットで表現され;WH
O801558の1マイクロニー−yトはNIHI−6精1!hTsHの0.o
engと同等である(未公開データ)。
統計
種々の対照およびトランスフェクションされた培養物からの細胞培地のイムノア
ッセイにおける有意差はスチューデントのt試験を用いて決定された。
結果
ヒトTSHβ遺伝子
lXl0”組換えファージクローンをスクリーニングすることにより17kbゲ
ノム断片が単離された。制限地図(図1)はマウスTSHβcDNAプローブ(
5′−非翻訳配列を含む)および34bpウシ5′非翻訳配列プローブの両方で
ハイブリダイゼーションされたファージDNAのサザンプロットを用いて構築さ
れた。2つのコード性エキソンは450bpイントロンにより分断され、そして
その配列は公開された部分配列と同一である(Hayashizakj等、 1
985. PEB5 Lett 188:394−400) (データは示され
ていない)。しかしながら、完全なコード配列は今まで知られていなかった。
トランスフェクション
最も活性なアデノ関連ウィルスプロモーター、P2OおよびSV40の初期プロ
モーターの間でmRNAおよびタンパク質産生のレベルを比較するために2つの
試験が行われた。
表1はこれらの2つの試験からのRIAおよびIRMAアッセイ結果を示す。興
味深いことに、298細胞は少量の遊離α−サブユニット(対照)を合成し、そ
のレベルはDNAを含まないリン酸カルシウム沈殿物(m。
ck)とのトランスフェクションにおいて約10倍に高められた(P<0.00
05)。pAV2−hCGαやpVARNAでのトランスフェクシヨンはmoc
k)ランスフェクションのレベルよりα−産生を高めず、組合せは遊離α−レベ
ルを3ないし5倍高めた(CP<0゜0005)。従って、ヒトα−サブユニッ
トの外米起源はこの増加の仲介に明らかに重要だった。タンパク質産生を高める
pVARNAの同じパターンは、pVA2−hTSHβがトランスフェクション
されたときに見られた。293細胞はhTSHを産生せず、その結果、m。
ckまたはpVARNA)ランスフェクションに曝された細胞の培地が測定可能
なhTSHβを持たなかった。
pAV2−hTSHβに曝された293細胞だけがhTSHを産生じた。プラス
ミドが単独でトランスフェクションされた場合、形成されたhTSHは外来性α
との組合せに起因した。しかし、α−およびβ−プラスミドの両方での共トラン
スフェクションはhTSHレベルを1.5ないし2倍高めた(P<0.005)
。
CO8細胞は遊離のαもβも合成しなかったが、適当なプラスミドでトランスフ
ェクションした場合、hTSHβおよびhTSHを合成できた。タンパク質産生
のレベルは293細胞におけるより10−ないし100倍低く、そしてpVAR
NAプラスミドがトランスフェクションされた場合に測定可能だった。pAV2
またはpSV2.Gのどちらか使用されたかに関係なく、タンパク質レベルはp
VARNAプラスミドなしではほとんど測定不可能だった。
図2はマウスTSHβcDNAプローブとハイブリダイゼーションさせた全細胞
のRNAのノーザンプロットを示す。293細胞において、hTSHβメツセー
ジは非トランスフェクション細胞またはmockトランスフェクション細胞から
検出されなかった。しかしながら、2.3kb、1.6kbおよび650塩基の
3つのRNA種がpAV2−hTSHβおよびpVARNAのトランスフェクシ
ョン後に観察された(列3)。これらの3つのバンドは、もし転写が全ての3つ
のアデノ関連ウィルスプロモーターで始まるならば、pAV2−hTSHβから
予測されたものと同じ大きさである(図2)。650塩基のmRNAは適当にス
プライシングされたhTSHβメツセージをおそらく表現する。列4は同じ3つ
ノハンドを示すが、pAV−hcGα、pAV−hTSHβおよびpVARNA
が共トランスフェクションされた場合、強度がより弱い。列4に観察されたこの
シグナル強度における低下はpAV−hTsHβの量の15μgから9μgへの
減少に起因するのかもしれない。
対照およびm o c k トランスフェクションCO8細胞もまたhTSHメ
ツセージを含まなかった。pSV2゜G−hTSHβがトランスフェクションさ
れたとき(列7−9)、900塩基の大バンドおよび3.Okbの小バンドが観
察された。あらゆる理論と結び付けることなしに、900塩基の種が残っている
277塩基の5′イントロンを含むmRNAを表現し得、一方3.Okb種はh
TSHβポリアデニル化シグナル部位の読みおよびpsV2.Gのポリアデニル
化シグナル部位の使用を表し得るであろうと予測される(図2参照)。
上記hTSHβmRNAに類似の適当な大きさの特異的ヒトαmRNA転写がp
AV2−hCGαでトランスフェクションさせた細胞中に観察された(データは
示していない)。本発明の主な目的はタンパク質発現であるから、293細胞に
おける内因起源からと外因起源(pAV2−hCGα)からのヒトmRNAの相
対的寄与は決定されなかった。しかしながら、データは、pAV2−hCGα/
pAVRNAでのトランスフェクション後に観察された遊離α−サブユニットの
高レベルがほとんど外因起源からのmRNAによるものであることを示唆する。
ゲルおよびレクチンアフィニティークロマトグラフィーpAV2−hcGα/p
AV2−hTSHβ/pVARNAでトランスフェクションさせた後に293細
胞に合成されたhTSHおよびそのサブユニットの正確な分子量はG−200セ
フアデツクスカラムで決定された(図3)。さらに、hTSH,hCGαおよび
hTSHβの標準調製物が同一カラム上でクロマトグラフィーされた。内部タン
パク質標準は280nmでの光学的濃度により決定されるように、操作の間に同
一の溶離パターンを示した。各々の場合において、合成hTSHおよびそのサブ
ユニットの正確なモル重量は相当する標準より大きかった。特に、合成hTSH
は45000の正確なモル重量を示し、標準脳下垂体hTSH(正確なM、=4
0000)より大きかった。このことは、組換えTSHが天然物と全く同一では
ないことを示す。トランスフェクション物からのヒトαおよびhTSHβはhT
SH脳下垂体標準と一緒に溶離され、そして両方がそれらのそれぞれの標準サブ
ユニット調製物より大きかった。しかしながら、遊離のヒトα−サブユニットの
場合において、pAV2−hCGαからの外因性αと比較された内因性αのクロ
マトグラフィーパターンへの相対的寄与は決定され得ない。
標準ヒト脳下垂体hTSHと比較された293細胞からの合成hTSHのコンカ
ナバリンAセファロースへの結合パターンは表2に示されている。合成hTSH
はコンカナバリンAセファロースへの完全結合により示されるようにグリコジル
化された。レクチンカラムからの標準と合成hTsHの異なる溶離パターンは少
なくとも炭化水素構造における相違を示しており、組換えTSH(rTSH)が
天然に生じるTSHと明らかに異なることを再び示す。
免疫活性および生物学的活性
図4は、細胞培養物中に産生されたhTSHがhTsHヘテロダイマー(McB
ride等、同上)の異なるエピトープに指示された2種の抗体を含むアッセイ
において2種の脳下垂体hTSH標準と区別できないことを示す。傾斜は値の範
囲全体にわたり平行だった。図5は、同様の脳下垂体hTSH標準と比較された
1−■トラップ試験管内TSHバイオアッセイにおける同様のhTSHを示す。
標準脳下垂体hTSHまたは293細胞からの細胞培養物(pAV2−hCGα
/ p A V 2− h T S Hβ/pVARNA)の試験管内バイオア
ッセイはhTsHイムノラジオメトリックアッセイ(I RMA)における免疫
反応性に対して規格化された。標準および細胞培養物の思量反応およびE D
s。は同一だった。さらに、CO8細m’ty’ラノ細胞培養物(pAV2−h
cGα/pSV2β/pVARNA)は、低レベルの発現が思量反応曲線の決定
を示したけれども、生物学的に活性だった。
まとめると、hTSHβの17kbゲノム断片が単離され、そしてこの遺伝子の
両方のコード性エキソンは一時的発現アッセイにおいてhTSHβおよびhTS
Hを産生した。これは細胞培養物における遺伝子トランスフェクションにより産
生されたあらゆる種からのTSHの最初の報告である。hTSHβの発現ベクタ
ーは2つのコード性エキソンだけを含み、そして遺伝子の5′非翻訳エキソンを
含まない(Wondisford等、 MoL、End、 2(1);32−3
9.1988)。
遺伝子トランスフェクション後の一時的発現はSV40の初期プロモーターまた
はアデノウィルス関連ウィルスのP40プロモーターの両方を試験するために使
用された。CO8細胞における初期プロモーターは、pVARNAが共トランス
フェクションされたか否かに関係なく293細胞中のP40プロモーターに比べ
より多いmRNAを産生じた。しかしながら、pVARNAはいずれのベクター
系においてmRNAレベルを明らかに高めた。このことは、翻訳速度を高めるこ
との他に、pVARNAは転写速度、RNA転移、または安定性のいずれかを高
めなければならないことを示唆する。
pSV2.G−hTSHβ発現ベクターがpAV2−hTSHβに比べより高い
レベルのhTSHβmRNAを産生じ、このmRNAはヒト脳下垂体中に見出さ
れたものに比べ約250塩基大きかった。450bpイントロンは成熟メツセー
ジにおいてhTSHβタンパク質合成を妨げるから、該イントロンは明らかにス
プライシングされた。また、適当な大きさのmRNAはpAV2−hTSHβに
より産生され、断片中のポリアデニル化部位が活性でなければならないことを示
した。従って、CO8細胞中のより大きいhTSHβmRNAに対する最も確か
な理由は第1のコード性エキソンの上流の277bpイントロン断片のスプライ
シングの欠如だった。P40プロモーターの転写開始部位の下流の18塩基対は
、277bpイントロン断片がアデノ関連ウィルスベクターにおいて切除される
かを説明し得るコンセンサススプライシングドナ一部位である。
プラスミドpVARNAはいずれかのベクター系においてタンパク質産生を高め
たが、しかし293細胞におけるP40プロモーターはりVARNAと共トラン
スフェクションされた場合のSV40の初期プロモーターに比べ10ないし10
0倍のタンパク質の発現を導いた。
これは、その他のmRNAの発現に対して以前示されていたように(Akusj
arvi等、 1987. MoL CeLL BioL 7:549−551
)、pVARNAにより仲介された高められた翻訳速度におそらく起因する。も
ちろん、pSV2.G−hTSHβからのより大きいmRNAがCO8細胞から
のより低いタンパク質レベルに寄与した可能性は除外され得ない。
細胞培養物中に産生されたhTSHは、高度に特異的なIRMAおよび試験管内
バイオアッセイの両方において2つの脳下垂体hTSH標準と機能的に区8σで
きなかった。しかしながら、本発明の合成hTsHがゲルクロマトグラフィーで
は標準脳下垂体hTSHより大きかったことは注意されるべきである。それは、
コンカナバリンAへの完全結合により示されたようにグリコジル化されたけれど
も、標準hTSH調製物と比較してレクチンクロマトグラフィーの幾分異なるパ
ターンを示した。脳下垂体標準と比較してこれらの合成糖タンパク質のより大き
いモル重量は、さらなるシリル化のような変更グリコジル化パターンに起因する
ものとは(k考えられる。hTSHの場合において、これは、死後ヒト脳下垂体
から精製された標準hTSH中に見出された112よりむしろ核酸配列から予測
された118アミノ酸を含むβサブユニットを反映するかも知れない。
一時的発現は大多数の発現ベクターの分析における安定な組み込みに比べ便利で
ある。pAV2およびpVARNAは今、タンパク質およびグリコジル化部位構
造機能関係を分析するのに十分に高いレベルで293細胞中にhTsHの一時的
発現を可能にする。以前、そのような関係についての唯一の情報がヨウ化、ニト
ロ化、アセチル化およびカルボキシメチル化によるタンパク質の化学的変性(P
ierce等、 1981. Annu Rev、 Biochew、、 An
nuaL 1evierns Inc、、 Pa1o ALto、 CA、 p
p465−495)およびツニカマイシンによるグリコジル化の阻害(Wein
traub等。
1980、 J BioL Chew 255:5715−5723)を含む研
究に由来していた。化学基はそれ自体、それらが産生ずるアミノ酸における変更
に無関係のタンパク質コンホメーションを変えることができ、そしてグリコジル
化の阻害はTSHだけでなく、全ての細胞糖タンパク質に影響を及ぼす。
hCGαcDNAおよびヒトTSHβ遺伝子の特定部位の突然変異誘発は、どの
領域がタンパク質コンホメーション、サブユニットコンビネーション、レセプタ
ー結合、生物学的活性および代謝クリアランスに対して、化学基または未知の変
化をタンパク質構造に導入することなしに重要であるかを直接示し得る。
実質的に純粋なrTsHは今、ヒト甲状腺ガンの診断および治療、モしてTSH
のレベルの決定を実際に利用可能にする。
現在、ヒト甲状腺ガンの診断および治療のための利用可能な唯一の方法は、患者
を甲状腺機能不全にし、そしてそれら自身の内因性ヒトTSHを数週間後に高め
、ガン中にIll lの取込みを刺激することを包含する。そのような刺激は、
スキャンにより腫瘍の位置決めするための診断試験として使用され、そして引続
き Ill lの大量投与によりガンを治療するために使用される。診断試験お
よび治療の全ては高レベルのヒトTSHに依存する。
しかしながら、内因性甲状腺機能不全を引き起こす方法は、昏睡、虚弱、心臓麻
痺を含む革具を引き起こす副作用を有し、そして数週間に及ぶ治療期間に腫瘍の
急速な増殖を導く可能性がある。これに対し、合成ヒトTSHの望ましい形態が
利用可能であれば、患者はTSHの外因性注射を行われることにより甲状腺機能
正常である間に治療される得るであろう。しかしながら、死体解剖で集められる
利用可能なヒト脳下垂体からの十分な天然物がないから、外因性TSHを投与す
ることは現在可能ではない。さらに、もし利用可能であっても、ヒト脳下垂体は
ウィルスの混入が見出され、そして国立脳下垂体局(National Pit
uitary Agency)はあらゆるヒト診断または治療研究のための天然
物の使用を禁止している。このことは、合成物として現在排他的に市販されてい
るヒト成長ホルモンを含む全てのヒト脳下垂体ホルモンに対して真実である。し
かしながら、ヒト成長ホルモン(非糖タンパク質)に対して利用可能だった技術
はヒトTSH(2つのグリコジル化サブユニットの糖タンパク質ホルモン)に全
く利用できない。本明細書に上記されたように、トランスフェクションおよび哺
乳類細胞における各サブユニットの適当なグリコジル化に関する本発明の方法論
だけが、所望の生物学的に活性なrTsH物質を産生ずる。さらに、その細胞で
達成され得る変更グリコジル化パターンが、本発明の方法論で記載されたように
、甲状腺ガンの診断および治療に特に適しているより長く作用するヒトチロトロ
ピンを産生ずることが見出された。
甲状腺ガンの診断および治療は2ないし4週間にわたり約100億個の細胞から
集められた大容量の組織培養培地から合成TSHを精製することを最初に含む。
当業者には公知であるようにタンパク質混入を減らすための化学的に規定された
培地を用いて、培地中に分泌された全てのタンパク質の約5ないし10%を表現
する合成ヒ)TSHが得られる。このようにして得られたヒトTSHはイムノア
フィニティークロマトグラフィー、HPLC排除クロマトグラフィー(2ないし
8回反復)、それに続く透析および限外ろ過による濃縮、凍結乾燥等を包含する
標準技術の組合せにより精製される。精製されたヒトTSHは次に動物で試験さ
れ、その効力並びに不所望の毒性のないことが確認される。合成TS)Iは次に
、III lでの診断および治療の両方のための腫瘍内への最大取込みを達成す
る最適投与量を決定するために、患者において異なる投与量を用いて臨床試験が
行われる。診断のための初期の適性試験の間に、約100μgの1または2回の
投与が行われ、治療の間に約100ないし200μgの3ないし6回の投与が行
われ得るが、最適投与スケジュールは臨床試験の結果により決定される。これま
で利用可能な方法において遭遇される甲状腺機能不全の副作用を生じることな(
、甲状腺機能正常である間に、これらの操作の全てが行われ得ることは注目され
る。
III lの最適取込みが確立されたら、患者はIII lの約50ないし40
0mCIの投与量で処置され、そして治療の効果は引き続(tillの治療試験
並びに慣用のX線、CATスキャン、血清チログロブリンの測定等により評価し
た。もちろん、当業者には十分公知の標準方法論により製造される III l
標識rTSHは上記の操作で適当に利用され得る。
米国では毎年約1万の甲状腺ガンの新しい例が生じていると見積もられ、そして
このガンのより古い例の非常に多くの普及は現在不十分である反復診断および治
療を必要とする。本明細書で教示されるような合成ヒトTSHの有用性は、注射
あたり50.00ないしioo、。
Oドルの費用でさえも、依然として、この困難であるがしかし治癒可能なガンに
対する完全な評価および治療の比較的費用のかからない部分であろう。
本発明の生成物のもう一つの利点はラジオイムノアッセイの技術を用いるヒトチ
ロトロピンのためのアッセイ成分を提供することである。ある種のイムノアッセ
イキットは現在利用可能であるが、しかしその中の試薬は天然物の非常に少ない
供給物から再び誘導される。さらに、天然物はヒトの脳下垂体の起源並びに解剖
の間に起こる劣化の程度に応じて大きく変化する。このことは、種々のキット間
でTSH試験の結果が不一致であるという市販の利用可能なキット間での相当な
変動を導いていた。
これに対し、本発明は、キット製造物が汎用標準調製物および試薬の実質的に同
一で無尽蔵の供給を有することを可能にする合成TSHの安定な調製物の実質的
に制限されない供給を初めて提供する。このことは投与の世界的な規模での一致
を可能にし、そしてヒトの甲状腺機能の評価に不可欠なヒトTSHの測定におい
てより必要とされる標定を導く。このことは放射性ヨウ素(l Ill。
1118 )、または別の適当な標識性物質例えば化学発光剤または蛍光標識で
rTSHを標識し、そして当業者には公知のポリクローナルまたはモノクローナ
ル技術のいずれかにより純粋物に対する抗体を製造し、そしてその他のホルモン
との顕著な妨害性交差反応のない免疫グロブリンの無尽蔵の供給を提供すること
により達成される。
抗体は次に種々の標準アッセイ方法論(RIA、IRMA、サンドイッチアッセ
イ等)に使用されるべき製品に供給される古典的ラジオイムノアッセイキットに
配合される。
rTSHのその他の種々の利点がある。試験は、変更されたクリコアル化パター
ンを導く種々の細胞系においてホルモンを発現することによりTSHを変更する
ことが可能であることを示した。さらに、特定部位の突然変異誘発の技術を用い
て、DNA中の個々の塩基が変えられ、生成物は変更された生物学的機能例えば
延長または短縮された半減期、並びにTSHレセプターに結合し、そして実際に
738機能を阻害する競合拮抗物質を有して得られる。そのような競合拮抗物質
は、疾病例えばTSH誘導誘導甲状腺機能促進症にTSHレセプターに対して自
己抗体により引き起こされるグラベン症を治療するための新規な方法に有用であ
る。これらの異常な刺激物の機能は、我々が細胞レベルで活性であることを既に
確認した競合拮抗物質により阻害されるであろう。さらに、種々の長期間活性な
調剤および短期間活性な調剤を用いて、甲状腺機能を特に刺激するであろう超作
用物質が製造され得、そして甲状腺機能を特別に阻害するであろう超拮抗物質が
製造され得る。このようにして甲状腺機能は甲状腺活性過剰または活性不足の疾
病の多くの異なるタイプにおいて制御され得る。これらの全く新しいアプローチ
は、上記の理由で天然物が生体内での使用が禁じられているから、本発明の方法
論による合成TSHが有用性によってのみ実現可能である。
トランスフェクション法の変形が哺乳類細胞によるTSH産生の量を非常に高め
ることも見出された。例えば、第2および第3エキソン(2コード性エキソン)
だけを含むTSH−β遺伝子構築物を用いる代わりに、新規な構築物がTSH−
βの最初の非翻訳エキソンを添加することにより製造される。この非翻訳TSH
−βエキソンの包含はTSH産生を非常に高める。あらゆる特定の理論と関連さ
せることなしに、引き起こされたTSH産生は高められた転写速度および/また
はmRNA安定性により生じることが考えられる。さらに、β遺伝子に比べ約3
ないし5倍の比率で過剰なα遺伝子は、市販の尺度の産生に近接する高速のTS
H産生(10−50mg/月)をもたらすことが発見された。
抗rTSH抗体を利用する標準濃度曲線が慣用の免疫学的アッセイにより試料中
のTSHの量を決定するために確立される。
要するに、組換えで製造された合成TSHは、天然物とは本質的に異なるけれど
も、天然物と類似する機能的特徴を有し、そして診断ならびに治療操作に有用で
ある。
本明細書に記載された実施例および実施態様は説明のためだけのものであり、そ
して本明細書の記載から種々の変形または変更は当業者には考えられ得るもので
あり、それらは本願の精神および範囲ならびに添付された請求の範囲内に包含さ
れるべきものであることが理解される。
表1(つづき)
種々の構築物を293またはCO8細胞のいずれかに2つの別々な実験でトラン
スフェクションさせた。培地は実験1で2日後、実験2で3B後に集められた。
細胞培地は示されるようにヒトα−サブユニット、hTSHβサブユニット、お
よびhTSHに対して評価された。n。
トランスフェクションさせたプレートの数、I RMA。
1μUはNIHi8精製hTsHO,09ngに免疫学的に同等である。培地、
細胞に添加される前の新鮮培地。対照、トランスフェクションされていない細胞
からの培地。Mo ck、DNAを欠くリン酸カルシウム沈殿物でトランスフェ
クションさせた細胞からの培地。
a mock、、2931M胞に対してp<0,0005b pAV2α/pV
ARNA(2)、293細胞に対してp<Q、0005
CpAV2a/β/pVARNA(2L 298細胞に対してp<0.05
d pAV2β/1)VARNAT2)、293細胞に対してp<0.005
表21合成および標準hTSHのレクチンクロマトグラカラム 非結合 結合−
MG 結合−MMIWHOSTD 0 12 88
2 pAV2α/β/pVARNA 0 28 72図4の説明に記載したよう
に合成対標準hTSH調製物のコンカナバリンAセファロースへの結合が示され
ている。結果は2つの同一カラムから溶離された全す、 T S H免疫活性の
%とじて表現される。非結合、結合−MG、結合−MM=それぞれトリス緩衝液
、α−メチルグルコシド(10mM)、およびα−メチルマンノシド(500m
M) で溶離後の2mlカラム画分中に測定された免疫活性。
RIA (ng/m1)isすlRMA (pU/ml)補正書の翻訳文提出書
(特許法第184条の8)平成3年7月10日
Claims (18)
- 1.実質的に純粋で、生物学的に活性な組換えヒトチロトロピン(rTSH)。
- 2.I121、I126を用いてアイソトープで、化学発光剤で、または蛍光剤 で標識された請求項1記載のチロトロピン。
- 3.チロトロピン産生を引き起こす遺伝子要素を有する構築物を用いる組換え遺 伝子法により製造された請求項1記載のチロトロピン。
- 4.適当な発現ベクター内に請求項1記載のチロトロピンの発現のための完全ヌ クレオチド配列を含むクローン。
- 5.TSH−βの最初の非翻訳エキソンをさらに含む請求項4記載のクローン。
- 6.(a)過当な発現ベクター内の請求項4記載のクローンによるTSHの発現 を可能にし、そして(b)次に実質的に純粋なTSHを慣用の精製および単離方 法論により回収する、 ことからなるTSHを製造する方法。
- 7.(a)適当な発現ベクター内の請求項5記載のクローンによるTSHの発現 を可能にし、そして(b)次に実質的に純粋なTSHを慣用の精製および単離方 法論により回収する、 ことからなるTSHを製造する方法。
- 8.(a)TSHαがTSHβの約3ないし5倍過剰である請求項4記載のクロ ーンによるTSHの発現を可能にし、そして (b)次に実質的に純粋なTSHを慣用の精製および単離方法論により回収する 、 ことからなるTSHを製造する方法。
- 9.(a)TSHαがTSHβの約3ないし5倍過剰である請求項5記載のクロ ーンによるTSHの発現を可能にし、そして (b)次に実質的に純粋なTSHを慣用の精製および単離方法論により回収する 、 ことからなるTSHを製造する方法。
- 10.請求項4記載のクローンの突然変異体により産生されたTSH拮抗物質。
- 11.請求項4記載のクローンの突然変異体により産生されたTSH作用物質。
- 12.(a)実質的に純粋な非標識rTSHの汎用標準(b)実質的に純粋な標 識rTSH (c)精製rTSHに対する抗体および(d)試薬(a)、(b)および(c) の用法を記載する指示物 を含む分離した容器を包含するシール可能なパッケージからなるキット。
- 13.非TSHホルモンとの妨害性交差反応性のない抗rTSH抗体。
- 14.TSHの量が決定されるべき試料の一部を請求項13記載の抗体と反応さ せ、そして予め決定された標準抗体−rTSH反応曲線と抗体反応性のレベルを 比較して前記試料中に存在するTSHの量を決定することからなる試料中のTS Hのレベルを決定する方法。
- 15.請求項1記載のrTSHを患者に投与して131I取込みを最大にし、そ して次に該患者に121Iの可視化投与量を投与し、そして次に標準可視化法に よりガンを可視化することからなる甲状腺ガンの範囲を診断する方法。
- 16.請求項1記載のrTSHおよび131Iの組合せまたは131I標識rT SHの治療的規制を甲状腺ガンに罹患した患者に施すことからなる甲状腺ガンの 処置方法。
- 17.請求項10記載の拮抗物質の競合量によりTSH活性を阻害することから なるTSH活性を阻害する方法。
- 18.請求項11記載の作用物質によりTSH産生を誘導することからなるTS H活性を刺激する方法。
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