JPH04503352A - 組換えdna分子、宿主、方法及びヒトソマトメジン担体タンパク質様ポリペプチド - Google Patents

組換えdna分子、宿主、方法及びヒトソマトメジン担体タンパク質様ポリペプチド

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JPH04503352A
JPH04503352A JP2501912A JP50191289A JPH04503352A JP H04503352 A JPH04503352 A JP H04503352A JP 2501912 A JP2501912 A JP 2501912A JP 50191289 A JP50191289 A JP 50191289A JP H04503352 A JPH04503352 A JP H04503352A
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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】 組換えDNA分子、宿主、方法及びヒトソマトメジン担体タンパク質様ポリペプ チド 米国連邦政府の援助による研究・開発に基づいてなされた発明の権利に関する陳 述 米国政府は、この発明に払い込み済のライセンスを有し、米国保健福祉省、Na tional In5titute of Child Health and Human Developmentによって与えられた認可番号第5SS−C (3)I R43HD21323−018NG及び認可番号第2R44HD21 323−02によって規定されている適正な条件で、特許権者が、他人にライセ ンスを与えるよう要求する制限された状態の権利をもっている。
発明の分野 この発明は、ヒトソマトメジン担体タンパク質サブユニット及びその製造方法に 関する。さらに詳しくは、この発明は、ヒトソマトメジン様ポリペプチドに結合 し、インシュリン様成長因子としても知られている担体タンパク質サブユニット に関する。さらにこの発明は、特に純粋なヒトソマトメジン担体タンパク質サブ ユニットに関する。またこの発明はヒト血漿から上記の担体タンパク質サブユニ ットを製造する方法に関する。この製造方法には、一連の各種クロマトグラフィ の段階によって、ヒト血清画分Cahn■−1から製造する方法が含まれている 。この発明の担体タンパク質サブユニットと方法は、各種の治療、診断などの有 用な用途に用いることができる。
またこの発明は、ヒトソマトメジン担体タンパク質様ポリペプチドをコードする DNA分子、組換えDNA分子、かような分子で形質転換された宿主、ヒトソマ トメジン担体タンパク質様ポリペプチドの製造方法、前記分子を使用して製造さ れるヒトソマトメジン担体タンパク質様ポリペプチド、宿主及び方法に関する。
更に詳しくは、この発明は、DNA分子と、適切な宿主でのその発現に関する。
上記の組換えDNA分子は、前記のヒト担体タンパク質の生物活性を有するポリ ペプチドをコードするDNA分子をもっている。以下の開示から明らかなように 、この発明のDNA分子、岨換えDNA分子、宿主及び方法は、各種の治療、診 断などの有用な用途に有用なポリペプチドの製造に使用することができる。
発明の背景 ソマトメジン(“S「とも呼称される)は有用な生物学的特性を有するホルモン である。SMは、約7.500ダルトンの分子量を有するポリペプチドである。
SMは、(a)成長ホルモン(“GH“とも呼称される)の成長促進作用を仲介 し、(b)弱いインシュリン様活性を有しくそのため“インシュリン様増殖因子 ”又は”IGF″とも呼ばれている) 、(C)各種骨格組織などの組織に対し て分裂促進性であり、及び((至)大きな担体タンパク質に結合した血漿で輸送 される。ヒトには、2種のSM組成がある。
SM−Cは塩基性のポリペプチドでSM−Cと呼ばれることがある。
SM−Cは出生後のGHの成長促進作用を仲介する。SM−Aは、主として、I GF−mとして知られているポリペプチドと、各種の量の修飾形SM−Cとの混 合物である( 5pencer、 B、 M、編集”Insu−tin−1ik e Growth Factors/Somatomedins”中の5pen cer、 B、 M。
等、”The Identity of f(uLIlan In5ulin− 1ike Growth Factors[andl[With Somato medins Cand A With RAT SM I andl“(Wa iter de Gruyter、 1983年)参照) 、 IGP−nはG H依存性は小さいが、胎児の成長に役割をもっている。
SMは、骨形成(例えば骨粗しよう症の治療時)、創傷の治癒、動物とGH欠損 症のヒトの成長を刺激し、生体内で有用である。SM−Cの血清中濃度は、先端 巨大症、脳下垂体性巨人症、GH欠損症及びその外の成長関連症状を診断するの に測定されるCGreenspan F、S、とForsham、 P、H,編 集“Ba5ic and C11nicalBndocrinolo 89頁( 1986年)の5pencer B、M、“Somatomedins″(Ap pleton−Century−Crofts)参照〕。またSMは、組織培養 で各種の細胞の増殖を生体外で刺激するのにも用いられるので正常な及び異常な 細胞増殖の調節の研究に有用である。ある種の乳癌細胞と腎臓癌細胞が産生ずる SMは、癌組織の増殖を保持するのに必要な、癌細胞と血管の繊維状組織の両者 の増殖を刺激する(Spencer LM、等、“Po5sible Auto −Stimulationof Human Mammary Carcino ma Growth by Somatomedins” 。
Annals of the N、Y、 Acad、Set、、464m!、4 48頁、1986年; Huff K、に1等、“5ecretfon of  In5ulin−1ike Growth Fac−tar−1−relate d Protein by Human Breast Cancer Ce1 ls”Cancer Re5earch 、 46巻、4613〜4619頁、 1986年参照)。
SMの作用を阻止することは、これらの癌の増殖を制御するのに有用である。
ヒトSMは、他のタンパク質によって生体内で輸送され調節されるようである( Hintz R,L、等、”Demonstration of 5pec−i fic Plasma Protein Binding 5ites Par  Somatomedin”、J。
Cl1n、 Bndo−crinol、 Metab、 、45巻、988頁、 1977年参照)。
これらのタンパク質は生体内でSMと結合してSMの生物活性を調節するようで ある。中性pH下でヒト血清をゲル濾過した結果、免疫反応性SM−C活性の9 5%と恐ら< [GP−II活性が、約150、000〜160.000ダルト ン(150〜160キロダルトン即ち、kDa)の位置と、35〜50kDaの 範囲に少量溶出することが分かった。ご(少量の免疫反応性活性が7.5kDa に溶出する。そこには遊離のSMが現れるはずである(S11ii11.G、1 0、Mo1ecularand Ce1lular Bndocrinolo  、34巻、83〜89頁、1984年参照)。
このことはSMが血漿中でより大きなタンパク質と複合していることを示す。
ヒト血漿中の少なくとも2種のクラスのタンパク質又はタンパク質複合体がSM と結合すると報告されている(Drop、 S、 L。
等、”[mmunoassay of A Somatomedin−bind ing Protein FromHuman Amn1otic Fluid ; Levels In Fetal、 Neonatal、 AndAdul t 5era’ 、J、Cl1n、 Bndocrinol、 Metab、、 59巻、 908頁、1984年; Wilkins J、R,等、“Affi nity 1abeled Plasma Somat−omedin−C+/ [n5ulin−1ike Growth Factor I Binding  Proteins、“J、Cl1n、 Invest、、75巻、1350頁 、1985年参照)。本願では、一方のクラスの天然のタンパク質又はタンパク 質複合体を、その機能がSMを輸送することのようなので、SM“担体タンパク 質”と呼称する。この用語はその担体タンパク質が単一のタンパク質であること を示そうとするものではない。1つ以上の担体タンパク質があり、それはタンパ ク質複合体である。
本願では他方のクラスのものを“羊水結合タンパク質″又は“APBF”と呼ぶ 。1つ以上のAFBPがある。SMと結合する追加のクラスのタンパク質又はタ ンパク質複合体を見出すことも可能である。
担体タンパク質活性は、SM−C活性と同様にGH−依存性でGH欠損症のヒト では低く、GH産生腫瘍、先端巨大症として知られている症状を有する患者では 高い(White R,M、等、“TheGrowth Hormone De pendence of Somatomedin−binding Prat ein in Human Serum”、 J、Cl1n、Endocrin ol、Metabl、 53巻、49頁、1981年参照)。担体タンパク質は 、潜在的に価値のある用途を示す生物学的特性を示す。生体内では、SMが担体 タンパク質と結合すると、SMの半減期が、試験される動物の種によって約1時 間から約24時間まで増大すると報告され(Coh−en、 K、 L、等、” The Serum Half−1ife of Somatomedin A ctivity:Bvidence for Growth Hormone  Dependence”、Acta Endoc−活性になる。他のモデル系の 研究は、担体タンノくり質を含有する不純な製剤は、(a)潅流されているラッ トの心臓での5lilの代謝作用を消失させ(Meuli、C,等、’N5IL A−carrier ProteinAbolishes The Actio n ロf Non5uppressible In5ulin−1ikeAct ivity (NSILA−s) On Perfused Rat Hear t”、Bia、 14巻、255頁、1978年)、う)培養中の細胞でのSM の分裂促進作用を阻害しくKnauer、 D、J、 、Proc、 Natl 、 Acad、 Set。
U、 S、 A、、77巻、7252−7256頁、1980年及びKuffe r、 A、D、等、’Partial Purification Of A  5pecific Inhibitor Of TheInsulin−1ik e Growth Factors By Reversed Phase H igh−per−formance Liquid Chromatograp hy’ 、 J、 of Chromatography。
336巻、87−92頁、1984年)、及び(e)ラットの脂肪組織でのSM のインシュリン様活性を阻止する(Zapf、 J、等、“Inhibit−i on Of The Action Of Non5uppressible  In5ulin−1ike Acti−vity On l5olated R at Ce1ls By Binding To Its CarrierPr oteirr”、J、 Cl1n、Invest、、63巻、1077頁、19 79年)。担体タンパク質の一部分純粋の製剤は、SMを測定する競合結合アッ セイを行う試験で放射能標識を付けたSMとともに使用されている(Moses 、 A、C,等、Bndocrinolo y−1104巻、536頁、197 9年参照)。
その価値のある生物学的特性のため、その活性の原因である担体タンパク質若し くはそのサブユニットを単離し特性を決定しようと多(の努力がなされている。
本願の発明がなされる前は、担体タンパク質若しくはその活性サブユニットを純 粋な形で単離して特性を決定しようという試みはことごと(失敗している。これ は血漿中の担体タンパク質の濃度が低いことが一部影響している。精製に成功す るには、担体タンパク質が酵素によって消化され、特にpHの変化に対し不安定 なために、活性の損失の問題も解決しなければならない。担体タンパク質サブユ ニットの精製は、血漿中にAPBPが存在し、これもソマトメジンと結合するの でさらに複雑である。
担体タンパク質は糖タンパク質である。中性pH下の血清中で担体タンパク質は SMと結し、得られた複合体は、ゲル濾過法で測定すると、約150〜160k Daの分子量をもっている。中性pH下での担体タンパク質複合体の分子量は、 他の測定法で測定したところ約125kDaであった。酸性条件下で血清もしく は血漿をゲル濾過クロマトグラフィに付すと、結合していたSMが担体タンパク 質から分離し、分子量が約40〜50kDaの担体タンパク質のユニットが精製 すると報告されている。そのユニットもソマトメジンと結合する(Hintz、  R,L、等、’Demon−stration Of 5pecific P lasma Protein Binding 5ites ForSomat omedin−1J、 Cl1n、 Bndocrinol、 Metab、  、45巻、988頁、1977年参照)。40〜50kDaの酸性で安定なユニ ットは150〜160kDaの担体タンパク質複合体を再生するよう誘導できな いので、他の文献は、担体タンパク質も、それ自体ソマトメジンと結合しない酸 性に対して不安定なユニットで一部構成されていると示唆している(Moses 、 A、C,等、Bndocrinology 。
104巻、536頁、1979年参照) 、 Furlanettoは、血清を 35〜55%の硫酸アンモニウム溶液で処理し、沈澱を単離し、その沈澱を0. 05M トリス液、pH8,20に溶解し、トリス緩衝液を用いるDBAf!セ ファデックスA−50のクロマトグラフィに付したと報告している(Furla netto、 R,W、“The Somatomedin CBindi−n g Protein : Evidence For A Heterolog ous 5ubunit 5truc−ture” 、J、 Cl1n、 Bn docrinol、 Metab、 、51巻、12頁、1980年参照)。F urlanettoはそれ以上の精製を開示しなかった。
むしろ、Furlanettoは、各種の両分で実験を行って、血清中のソマト メジン−〇結合活性が少なくとも2つのユニットで構成され、一方はストークス 半径が36人でSM−Cと結合しくいわゆる酸性で安定なユニット)、他方はス トークス半径が30〜38人でSM−Cと結合しない(いわゆる酸性で不安定な ユニット)というPurlanettoの見解を確認している。
Wi 1kfnsは、アフィニティ・ラベリング法によって、SM−Cと複合し た血漿タンパク質を同定した(Wilkins、 J、R,等、“Affini ty−1abeled Plasma Somatonedin−C/In5u lin−1ike Gr−owth Factor [Binding Pro teins” 、J、 Cl1n、 Invest、、75巻、1350頁、1 98!4参M)。+ 2 ’ [−SM−Ct−1全血漿ト、血漿のセファデッ クスG−200i1分とにおいてSM−Cと結合したタンパク質に共存結合で架 橋結合させた。ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動法とオ ートラジオグラフィとによッテ、さらニAFBPを約160.110 、80. 5o及び25kDaの種に同定した。Wilkins等は、160kDaの担体 タンパク質複合体は、6つの約25kDa(24−28kDa)のサブユニット の複合体で構成され、各々サブユニット+SM−Cで構成されていると仮定した 。しかし、Wilkins等は、この25kDaのサブユニットの単離若しくは 精製の報告はしなかった。他の研究者は、わずかに大きいサブユニット構造を提 案したが確認していない(Daughaday、 W+H,等、”Charac terization Of SomatomedinBinding in  Hua+an Serum By Ultracentrifugation  And Ge1Filtration” 、J、 CL[N、 Bndocri nal、 Metab、 、55巻、916頁、1982年参照)。
いく人もの研究者が、酸性で安定な40〜50kDaの担体タンパク質ユニット をヒト血漿から単離しようとして失敗したことを報告している。Draznin 等は、わずかに1%のSM結合活性を含有する物質を報告したがその物質が担体 タンパク質若しくはAFBPに由来するものか否かは開示していない(Draz nin。
Bo等、G、 Gfordano等編集−Somatomedins and  Growth’の149〜160頁(Academic Press 1979 年)参照) o Fryklund等は、新しい凍結ヒト血漿を、ポリエチレン グリコール沈澱法、カルボキシメチル−セファデックスクロマトグラフィ及びゲ ル濾過法で分画した(Pryklund、 L、等、G、H,5ato等編集H ormon−es and Ce1l Cu1tureの49〜59頁(Col d Spring Harbor Labo−ratory 1979年)参照 ) o Pryklund等は、その担体タンパク質が、35kDaと45kD aの2つの似ていない連鎖で構成されていると提案した。Fryklund等は グリシンがN末端分子分析法によって遊離されたことを開示したが、そのグリシ ンがどの連鎖に由来するのか、または両端ともにグリシンで終わっているか否か は同定しなかった。f’ryklund等の製剤の報告された結合活性は非常に 低(その純度は報告されなかった。Pryk−1und等は、担体タンパク質若 しくはAFBPがその製剤中に存在しているか否かを確認しなかった。Morr ts、 D、H,等は、ヒトCohn画分■を酢酸で抽出し、 12’I−IG F−[とともにインキュベートし、5ephacryl S−200のクロマト グラフィに付すことによって粗製のSM結合性画分を得たと報告している(Mo rris。
D、 H,等”5tructure of Somatomedin−bind ing Protein : Alka−1ine pH−Induced D issociation of an Acfd−Stable、 60,00 0Molecular Weight Complex tnto Small er Components’、F!ndo−crinolo 、111!a、 801〜805頁、1982年参照)。
Morris等は、見掛けの分子量が60.000と46.000で結合性放射 性SM−Cを含有する画分を報告した。Morris等は、これらの両分をpH 8,0j:暴露すると、60.000 ト46.000ダル) :/(7) 1 2J−[GP−1結合活性体が46.000と30.000の複合体を有する画 分にシフトすると報告した。これらの画分はそれ以上精製されなかった。Mar tin等は、その酸性で安定なユニットに対するポリクローナル抗体を製造した と報告した。酸性で安定なユニットは、2M酢酸、75mM NaCfでヒトC ohnlf分■を抽出することによって単離された。SMをSP−セファデック スに吸着させることによって除去した後、酸性で安定なユニットをIGF−n− アフィニティークロマトグラフィで得て、免疫化に用いた。
Martin等は、HPLCを用いると酸性で安定なユニットをさらに精製する ことができることを開示した。その最終生成物の純度を確認するデータは何も与 えられなかった(Martin、 J、L。
等、’Antibody Against Ac1d−3table In5u lin−Like GrowthFactor Binding Protei n Detects 150,000 Mo1ecular WeightHo rmone−Dependent Complex In Human Pla sma” J、 Cl1n、 Bn−docrinal、 Metab、、26 1巻、799〜801頁、1985年参照)。
Kuffer等は、彼がインシュリン様成長因子の阻害剤(SM)として報告し たものの部分的精製について報告した(Kuffer、 A、D。
等、“Partial Purification of A 5pecifi c rnhibitor ofthe In5ulin−Like Growt h Factors By Reverse Phase High−Perf ormance Liquid Chromatography”、 J、of  Chromsすm、336巻、87〜92頁、1984年参照) o Kuf fer等は、セファデックスG−75とBlo−Ge1 P−30カラムを用い る、酸性条件下でのイオン交換クロマトグラフィと連続ゲルクロマトグラフィに よッテ、Cohnlr分IV−1から分子量が16.000〜18.000(7 ) SM阻害剤を製造した。アフィニティクロマトグラフィと高性能液体クロマ トグラフィにかけた後、Kuffer等は、 “大きな明らかに均一なタンパク 質のピークと、小さな不均一なピーク”に対応する活性の2つのピークとして“ 阻害活性”を得た。Kuffer等は核ピークの活性体の単離は報告しなかった 。
上記の研究は、いずれもソマトメジン様ポリペプチドに結合できるヒト担体タン パク質サブユニットのクラスを開示していない。さらにこれらのどの研究も、S Mに結合できかつ均一に精製された担体タンパク質のサブユニットを開示してい ない。担体タンパク質がAFBP若しくは汚染物の代わりに単離されたことを確 証し、生物活性を試験するには純度が要求される。不純な製剤は酵素を含有して いるので生成物を不安定にし、容易に分解するが変性する。また不純な製剤は動 物やヒトには使用できない。その理由は、もとの血清に存在しているか又は精製 過程で生成した多くの不純物は抗原性なので望ましくない生物学的作用を生ずる ことがあるからである。
例えば骨粗しよう症のヒトに使うには汚染物をすべて除去する必要がある。とい うのはこれらの汚染物が抗原性であるか又は不利な生物学的作用をもっているか らである。
その外の研究者は、SMに結合しつる異なるタンパク質をヒトの妊娠中期の羊水 から単離して得たが、その羊水はタンパク質若しくはAPBP’に結合する。こ のAFBPは担体タンパク質でもなく担体タンパク質のサブユニットでもない( Wilkins J。
Ro等、’Affinity−1abeled Plasma Somatom edin−C/In5ulin−1ike Growth Factor [B inding Proteins’、J、 C11n、 [nvest、、75 1!、1350頁、1985年参照) 。AFBPは、(a)担体タンパク質の いわゆる酸性に対して安定なユニットより小さく、分子量が32−40kDaの 範囲にあり、(b)グリコジル化されておらず、(C)その報告されたN末端分 子中のこの発明の担体タンパク質サブユニットとは異なり(Povoa G、等 、=Isolation And Chara−cterization of  A Somatomedin−binding Protein From  Midt−erm Human Amn1otic Fluid” 、Bur、  J、 Biochem、、 144巻、199−204頁、1984年参照) 、及び(d異なる免疫学的特性をもっている(Drop、 S、L、S+等“I mmuno−assay of A somatome−din−Bindin g Protein From Human Amn1otic Fluid:  Levels1985年参照)。AFBPに対する抗血清は、150kDaの 担体タンパク質若しくはその酸性で安定なユニットと交差反応しない。
Drop等は、ラジオイムノアッセイ(R[A)で測定したAFBPのレベルが 、幼年期中に減少しくこれは担体タンパク質と逆である)、また担体タンパク質 と異なり、日中に有意に変化することが見出されたと報告した。またEnber gは、次の4つのクロマトグラフィの工程:CM−Affi el blue、 ヒドロキシルアパタイト、高速タンパク質液体クロマトグラフィゲル濾過法及び 高性能液体クロマトグラフィ(HPLC)ヒドロキシルアパタイトによって、ヒ ト成人の血漿からAPBPを単離した(Bnberg G、、“Purific ation of A High Mo1ecular Weight Som atomedinBinding Protein Froa+ Human  Plasma”、Biochem、 and Bio hy。
Res、 Commun、、135@、178〜182頁、1986年参照)  a Enbe−「gは、“可能な”N末端分子1 a−Pro−Trp−を報告 したが、それは、AFBPが単離されたのであって、E!nbergが誤って結 論した150kDaの担体タンパク質ではないことを証明している。
SMに結合するタンパク質も細胞培養抽出物中に同定された(例えばAdams 、 S、0.等、Bndocrinoloヒー、1151!、520〜526頁 、1984年)。これまでにその担体タンパク質は単離されていない。5pen cerは、肝臓細胞の初代培養物が、SMと複合するタンパク質を産生ずること を初めて示したC3pencer8」1、“The Use Of Cu1tu red Rat Hepatocytes To 5tudy Theの正常及 び異常の細胞形がSMと複合するタンパク質を合成することが見出された。バッ ファローラットの肝臓腫瘍の培養細胞(BRL3A)は、抗体反応性、N末端の アミノ酸分子及びグリコジル化されていないことで担体タンパク質と異なる33 kDaのSM結合性タンパク質を生成する(Lyons R,M、等、”Cha ract−erization of Multiplication−Sti mulatory Activity″MSA’45巻、263〜270頁、1 986年; Mottola、 C0等、J、of Rial。
Chem、261巻、1180〜1188頁、1986年参照) o Roma nus等は、上記の結合性タンパク質に対する抗体が胎児血清中に存在するタン パク質と交差反応するが成熟ラットの血清とは交差反応しないと報告した(Ro n+anus J、Ao等、“In5ulin−1ike Grow−th F actor Carrier Proteins In Neonatal A nd Adult RatSerum are Immunologicall y Different Demonstration UsingA New  Radioimmunoassay For The Carrier Pr otein FromBRL−3A Rat Liver Ce1ls’ 、B ndocrinolou−1118巻、1743頁、1986年参照)。上記の BRL−3A結合性タンパク質はAFBPのげつ菌類相当物かもしれないが、N 末端分子のデータは2つの分子間に全く類似性がない。
多(のタンパク質とポリペプチドが組換えDNA技術を用いて製造されている。
この方法で担体タンパク質様ポリペプチドを製造する報告は発表されていない。
担体タンパク質様ポリペプチド遺伝子をクローン化し発現するのに、組換えDN A法の技術を使うには多くの障害がある。担体タンパク質様ポリペプチドをコー ドする遺伝子を得ることは、種々の理由のため困難である。本願発明の前には、 担体タンパク質及び担体タンパク質サブユニットのタンパク質配列は知られてい なかったので、サブユニットをコードするDNA分子は知られていなかった。ヒ ト組織の起源は全(確認されていなかった。
繊維芽細胞は、特性が決定されていない大きなSM結合性タンパク質を少量産生 することは分かっていた(Adams、 S、0.等、Bndocrinolo  、115@、520〜526頁、1984年参照)。肝臓は、ソマトメジンの 主な起源であるが、担体タンパク質を産生ずることは全(知られていなかった。
その上に、肝臓は、リボヌクレアーゼがあるためmRNAを単離するのに用いる ことは困難である。血清中の担体タンパク質の量は非常に少ない。
したがって、mRNAはまれである。担体タンパク質をコードするDNA分子を 含有するゲノムは介在配列を含有している。これらの理由とその外の理由のため に、担体タンパク質様ポリペプチドをコードする遺伝子を単離しようとする通常 の方法すなわち、所望の分子を大量含有しているmRNAの起源を同定し、その mRNAからcDNAのライブラリーを作り、所望の分子を有するcDNAと雑 種形成するよう設計されたオリゴヌクレオチドブーブでライブラリーをスクリー ニングして、それらcDNA分子から遺伝子を単離するかあるいは組立てるとい う方法には多くの落し穴があった。
発明の開示 本願では以下の用語を使用する。
ソマトメジン様のもの: SM−CSSM−A、 ICF−1及びIGF−1に 限定されている訳ではないがこれらを含む、ヒトSM若しくはインシュリン様成 長因子の1つの生物活性を示すポリペプチド。そのポリペプチドは、天然のヒト SMのアミノ酸の外に他のアミノ酸を含有しているか、または天然ヒトSMの全 アミノ酸を含有していない。
担体タンパク質:ヒト血漿中に存在する糖タンパク質若しくは糖タンパク質複合 体であって、SM様ポリペプチドの結合を行う工程によって生体内でヒトSMの 生物活性を調節する性能を示し、成長ホルモン依存性で、SMと複合すると生理 的pH条件で約125.000〜160.000ダルトンの見掛けの分子量を示 す。またこの担体タンパク質は多形である。例えば、異なる個体の細胞は、原型 に、生理的には類似しているが、構造がわずかに異なる担体タンパク質の種を産 生ずる。
サブユニット:ポリペプチドの断片、一部、または大きなタンパク質ユニットの 成分。サブユニットという用語は、他の別個のポリペプチド連鎖と共有結合もし くはその外の形態の結合で結合した別個のポリペプチド連鎖という通常の意味に 限定されない。
担体タンパク質サブユニット:担体タンパク質のサブユニ連鎖。またポリペプチ ドは、同じアミノ酸連鎖のシスティンの間に1つ又はそれ以上のジスルフィド結 合をもっている。
担体タンパク質様ポリペプチド:担体タンパク質のヒトソマトメジン調節生物活 性を示し、ソマトメジン様ポリペプチドと結合できるポリペプチド。担体タンパ ク質様ポリペプチドは担体タンパク質のソマトメジン−cwsm活性を示すもの が好ましい。担体タンパク質様ポリペプチドは、上記のソマトメジン調節活性を もっている場合、ソマトメジン様ポリペプチドに結合できる担体タンパク質サブ ユニットである。このポリペプチドは、担体タンパク質又はこのような担体タン パク質サブユニットのアミノ酸の外に1つ又はそれ以上のアミノ酸を含有してい る。このポリペプチドは、担体タンパク質若しくほこのような担体タンパク質の サブユニットのアミノ酸の全部を含有しているわけではない。というのは、1つ 又はそれ以上のアミノ酸が削除されたか又は1つの又はそれ以上のアミノ酸が他 のアミノ酸で置換されているからである。
したがって、担体タンパク質様ポリペプチドは、アミノ酸残基が添加され、削除 され若しくは取替えられた、担体タンパク質若しくは担体タンパク質サブユニッ トのアミノ酸配列をもっている。担体タンパク質様ポリペプチドは、担体タンパ ク質の天然グリコジル化がなされているか、担体タンパク質の天然グリコジル化 がないか、又は担体タンパク質の天然グリコジル化とは異なるグリコジル化がな されている。したがって、担体タンパク質様ポリペプチドは、担体タンパク質の 関連する天然グリコジル化がなされていない。このポリペプチドは、天然グリコ ジル化がなされている形態で測定した場合、約40.000〜50.000ダル トン又はそれ未満の分子量のものが好ましい。このポリペプチドは、前記形態で 測定した場合、約so、 oooダルトン又はそれ未満の分子量のものがさらに 好ましい。
ソマトメジン−C(SM−C”若しくはIGP−1″):出生後の成長を調節す る主要ホルモン。SM−Cは、GHの成長促進作用を仲介し、担体タンパク質と 結合する。
ヌクレオチド:糖の部分(ペントース)、ホスファート及び複素環式塩基で構成 されているDNA若しくはRNAのモノマー単位。その4つのDNA塩基はアデ ニン(A’)、グアニン(“G”)、シトシン(C’)及びチミン(“T”)で ある。4つのRNA塩基はA、G、C及びウラシル(U”)である。
DNA分子:隣接するペントースの3′と5′の炭素間をホスホジエステル結合 で互いに接続されたヌクレオチドの配列で構成された、全ヒトゲノム以外の分子 。DNA分子は、ヒトゲノムの一部分である、ヌクレオチドの単離された配列で 構成されている。DNA分子は、単一のDNA分子(通常“−重鎖DNA”と呼 ばれている)、または相補的ヌクレオチドで構成されている2つのDNA分子( 通常“二重41 DNA”と呼ばれている)で構成されている。
組換えDNA分子:少なくとも2つのDNA分子を連結若しくは付加することに よって得られる、少なくとも1つのヌクレオチド配列を育するDNA分子。
ゲノム:細胞若しくはウィルスの全DNA 、これは生物のポリペプチドをコー ドする遺伝子、オペレーター、プロモーター及びリポソーム結合部位などの相互 作用部位をもっている。
遺伝子:そのmRNAによって、特異的ポリペプチドのアミノ酸の配列をコード するDNA分子。
cDNA : RNAを鋳型として用いて第1 DNA鎖をRNA指向性合成法 で合成し、次いでそのDNA鎖を鋳型として用いてDNA指向性合成法で第2  DNA鎖を合成することによって、RNA分子から産生される二重鎖DNA分子 。
二重II DNA分子であり、その分子は宿主内で複製される。プラスミドが単 細胞生物内に置かれると、その生物の特性がそのプラスミドのDNAのために変 化する。プラスミドで形質転換された細胞は“形質転換細胞”と呼ばれる。
ウィルス:細胞若しくは生物に感染しうる、タンパク質の外皮若しくはニート内 のDNA分子若しくはRNA分子。
イルス、ニスミドなどの、宿主を形質転換しかつ宿主内で複製しうるDNA分子 であり、かようなりNA分子は、DNAの必須の生物機能、例えば複製、コート タンパク質の産生の損失、又はプロモーター若しくは結合部位の損失なしに決定 可能なしかたで切断される1つ又はそれ以上の部位を存し、形質転換された宿主 を同定するのに適切なマーカー、例えばテトラサイクリン耐性を有する。
クローン化:1つのかような生物、細胞若しくはDNA分子由来の生物、細胞若 しくはDNA分子の集団を得る工程。
発現制御配列:遺伝子に操作して連結した場合、遺伝子の発現を制御し調節する DNA配列。これには次のものが含まれる。すなわち、lac系、ヱL系、ta c系、trc系、ファージλの主要オペレーターとプロモーターの領域、T7系 、fdコートタンパク質の制御領域、5V−40の制御配列、アクチン系、メタ ロチオネイン系、LTR(レトロウィルスの、プロモーターを含有する長い末端 の繰返し部分)系、並びに真核細胞若しくは原核細胞または生物とそのウィルス 若しくはその結合体の遺伝子の発現を制御することが知られているその外の配列 で形質転換されつる、真核細胞若しくは原核細胞又は生物。
担体タンパク質サブユニット この発明によれば、ソマトメジン様ポリペプチドに結合できるヒト担体タンパク 質サブユニットを入手することによって前記問題点が解決される。この発明の担 体タンパク質サブユニットのソマトメジン様ポリペプチドに結合する性能は、こ れらのサブユニットが、生体外にて、はぼ生理的pH下でソマトメジン−〇に結 合することによって証明された。この結合活性は、この発明の担体タンパク質サ ブユニットが、先焦りで、ソマトメジン様ポリペプチドと結合し、天然の担体タ ンパク質の輸送と調節の活性を実質的に与えることを証明した。
本願で担体タンパク質サブユニットがソマトメジン様ポリペプチドに結合する性 能に言及する際は、この性能が、前記のポリペプチドに’k(lもしくは生体内 で結合することを意味する。担体タンパク質サブユニットは、インシュリンと結 合する性能は実質的にもっていない。
この発明の担体タンパク質サブユニットは各々単一のポリペプチド鎖を構成して いる。この発明の担体タンパク質サブユニットは、下記式: (式中、Rはシスティン若しくは半シスチン)で表されるN末端アミノ酸分子を もっている。半シスチンは、ジスルフィド結合によって、同じポリペプチド鎖中 の別の半シスチンアミノ酸に結合したアミノ酸を意味する。担体タンパク質は多 形であるから、担体タンパク質サブユニットのアミノ酸分子も、その担体タンパ ク質の多形特性によって変化する。例えば、担体タンパク質サブユニットは、N 末端から5番目の位置のアラニン(“A17a”)の代わりにグリシン(“Gl y”)残基をもっている。同様に、N末端から14番目の位置にあるGiuはp heで一部時々取替えられる。
この発明の担体タンパク質サブユニットは、ある範囲の分子量をもっている。本 願に記載する担体タンパク質サブユニットの分子量は、β−メルカプトエタノー ル″BMB″のような適切な還元剤の存在下で行われる、分子量が公知のタンパ ク質に対して5DS−PAGBゲル電気泳動法で測定した分子量である。
公知のタンパク質標準品は、200.000 (ミオシン(H鎖)〕、97、4 00(ホスホリラーゼb) 、66.200(ウシ血清アルブミン)、43.0 00 (オボアルブミン’) 、25.700 (αキモトリプシノーゲン’)  、18,400 (β−ラクトグロブリン)及び14,300 (リゾチーム )であった。分子量の約15.000.21.000.26.000及び30、 000ダルトンの担体タンパク質サブユニットが単離され同定された。これらの 担体タンパク質サブユニットは分子量が異なる。というのは、これらは、担体タ ンパク質中にその大きさのポリペプチドとして存在しているか、又は、酵素によ る消化若しくは他の原因によって切断されるからである。これらの差異の原因が 何であっても、この発明の担体タンパク質サブユニットは、分子量が約30.0 00又はそれ未満である。
この発明の担体タンパク質サブユニットとしては、分子量が約15.000から 約ao、 oooのものが好ましい。
この発明の担体タンパク質サブユニットは、過ヨウ素酸シッフ試薬に対する陽性 反応と、アガロースに架橋結合されたコンカナバリンA (Can−Aセファロ ース、ファーマシア社)と結合する性能によって分かるように、糖タンパク質で ある。
Can−Aセファロースに対する結合性はグルコースとマンノースの残基を含有 する糖タンパク質に特有のものである。特異的残基は、α−D−マンノピラノシ ルとα−D−グルコピラノシルの残基を含有している。それ故に担体タンパク質 サブユニットは実質的にグリコジル化されている。
またこの発明は、SM結合性を有する特に純粋な担体タンパク質サブユニットを 提供するものである。この発明の担体タンパク質サブユニットは、特に、他のタ ンパク質、ペプチド、ヌクレオチド、多糖類、脂質及び塩を含有していない。こ の発明によれば、ヒトと動物の治療剤に、動物成長促進剤として用いたり、ヒト などの動物診断剤とヒトなどの動物の研究用途に用いるのに充分な純度でこれら のサブユニットを得ることができる。
またこの発明は、ソマトメジン様ポリペプチドに結合できる少なくとも1つの担 体タンパク質すブユニット若しくはその医薬として許容される塩、及び医薬とし て許容される担体の有効量からなる治療様組成物を提供するものである。このよ うな治療様組成物の担体タンパク質サブユニットは、少なくとも1つの特に純粋 な担体タンパク質サブユニットである。
この発明の担体タンパク質サブユニットの組成物は、SMの重要な生物学的特性 に関連する多くの治療用途をもっている。
ヒト担体タンパク質サブユニットを含有する組成物は、増大し調節されていない 8M依存性の成長に関連する疾患の治療に育用である。したがって、結合によっ てSMを不活性化する、この発明の担体タンパク質サブユニットの性能によって 、いくつもの症状を新たに治療することができる。このような治療において、担 体タンパク質サブユニットの有効量は、生物学的に活性で調節されていないSM が過剰に存在している際に、そのSMの活性を阻止若しくは不活性化するのに充 分な量であることは明らかである。例えば、担体タンパク質サブユニットの有効 量は、モル基準で、生物学的に活性のSMの量の10倍以上である。例えば、い (つも癌即ち繊維肉腫、軟骨肉腫及び肝癌細胞系はSMを産生ずることが分かっ ている(Da Larc。
J、E、等、”A Human Fibrosarcoma Ce1l Lin e Producing Mult−iplication Stimulat ing Activity MSA”−related Peptides”、 Nature、272S、356〜358頁、1978年参照。)乳癌と腎臓癌 は、癌の増殖を自己刺激するSMを産生ずる(Spencer B、M。
等、”Po5sible Auto−stimulation Of Huma n Mammary Carcin−oma Growth By Somat omedins’ 、Annals New York AcademySci ences、464巻、448〜449頁、1986年参照)。内皮細胞と繊維 芽細胞の増殖もSMで刺激されるので、乳癌が産生ずるSMはバラ分泌として作 用して、腫瘍の生存に重要な支持ストローマ組織の増殖を刺激する(Bar R ,S、等、′″Receptors ParMultfplfcation−s tfmulatfng Activity an Human Arteria land Venous 8ndothelial Ce1ls”、J、 Cl 1n、 Bndocrinol。
Metab、 、52巻、 814頁、1981年: Clemmons D、 Ro等、’Hor−monal Cont−rol Of 1mmunorea ctive Somatomedin ProductionBy Cu1tu r−ed Human Pibroblasts″″、J、 Cl1n、 In vest、、67巻、10頁、1981年参照)。この発明のヒト担体タンパク 質サブユニットを投与すれば、SMの作用を阻止することによって、腫瘍の増殖 速度を低下させ、さらに、悪性細胞を他の薬剤に対してより感受性にすることが 期待できる。
また担体タンパク質サブユニットによる治療は、糖尿病性増殖性網膜症の二次的 症状の失明を防止するのに役立つであろう。5pencer等は、SM−Cが糖 尿病性網膜症の内皮と繊維芽細胞の増殖を刺激する因子の1つであるようである ことを示した(Lorenzi、 M+、5pencer、 B、M、等、”I mproved Diabat−ic Control、 Growth Fa ctors and Rapid Progression ofRettno pathy’、New En 1and Journal of Medici ne 、3081!、160頁、1983年; Ashton IK、等、’P lasma BOmlltOmedin 1rldiabetics with  retinopathy and joint contractures’ (Spencer、 B、M、編集″[n5ulin−Like Growth  Pactors/Somatom−edins’、 Waiter de G ruyter中)参照) 、 SM−C(及び多分IGP−I[も)のこの有害 な作用を阻止する担体タンパク質サブユニットの性能は、有用な新しい治療法に なる。
またこの発明の担体タンパク質サブユニット・は抗体を作るのに有用である。こ の発明によれば、純粋な担体タンパク質サブユニットは、高い力価、高い親和性 若しくは高い阻止特性を有するポリクローナル抗体と、現在は入手できないモノ クローナル抗体とを産生ずる抗原として使用できる。これらの抗体は、イムノア ッセイ、即ちアフィニティクロマトグラフイとイムノヒストケミストリーが、担 体タンパク質の活性を阻止するために特異的な測定をするのに利用できる。
また担体タンパク質サブユニットは、体液中のSMの遊離レベルを測定する第1 の手順を行うのに利用できる。この方法により、全SMだけしか測定できない現 在の方法が改良されるであろう。というのは、遊離レベルは、実際に、SMの生 物活性を決定するものだからである。担体タンパク質サブユニットの抗体は、流 体中の遊離SMから、SM−担体タンパク質複合体を分離するのに利用されるで あろう。そのとき遊離のSMは、例えばRIAで測定できる。
またこの発明は、少なくとも1つのソマトメジン様ポリペプチドと実質的に複合 した少なくとも1つの担体サブユニットからなる組成物を提供するものである。
このような組成物は、8−11の治療用途をもつでいるであろう。SMは、多( の治療用途に潜在的に有用な生物活性をもっている。
しかし、血漿中に要求されるSMの定常レベルを維持するためには、毎日多数の 注射をしなければならない、というのは紺の半減期は遊離状態で1時間より短い からである。この障害は大量投与で克服することはできない、その理由は、(a )SMが皮下組織、筋肉組織及び血管組織(繊維芽細胞、内皮細胞、筋肉細胞、 脂肪細胞及び内皮細胞)に対して強い分裂促進因子であり、局所組織の増殖を起 こし、(b)大量の遊離SIJが低血糖症を起こし、及び(C)定常の血漿中濃 度を維持するのに必要なSMの過剰量は経費が効率的でないからである。
SMは、この発明の担体タンパク質サブユニットに複合させることによって、安 全で有効な整理学的な方法で、かつその半減期を有意に延長して、標的組織に送 ることができる。SM担体タンパク質サブユニット複合体中のSMは、注射部位 では分裂促進性ではなく、また低血糖性でもない。この複合体は、制御され長期 間にわたって吸収されるように製剤することができる。標的組織に送られた後、 解離してSMを放出する。したがって治療は、生理的分配系に似ている6SM− C,IGF−n及び他のソマトメジン様ポリペプチドの治療及び酪農業の用途に は、少なくとも1つのヒトソマトメジン様ポリペプチドと少なくとも1つの担体 タンパク質サブユニットの組成物によって成功することができる。1つ又はそれ 以上の担体タンパク質サブユニットと1つ又はそれ以上のSMとからなる組成物 は、閉経後の骨粗しよう症、他の形態の骨粗しよう症及び1;トGH欠損症のよ うな疾患の治療と、創傷の治療と、動物の成長の向上に有用である。かような組 成物は、SMを骨@織6−送り、骨の増殖を刺激するのに使用される。担体タン パク質すブユニットーSM複合体からSMが解離ずSと、骨芽細胞を刺激して閉 経後の骨粗しよう症の場合に骨形成を増大し1、補てつ関節の多孔質のマトリッ クスに充満して補てつ具を安定化し、未結合の骨折部の治癒を促進する。
またソマトメジン様ポリペプチドと結合できる少なくとも1つの担体タンパク質 サブユニット又はその医薬として許容される塩、及び医薬として許容される担体 の存効量からなる治療様組成物と、かような組成物を用いる治療法は、自然治癒 の機構若しくは応答が生物学的に活性なソマトメジンが調節されたレベルで存在 することを必要とする傷害若しくは疾病を治療するのに有用である。例えば、か ような組成物は、自然の生理的応答が創傷部位に内因性SMが存在することを必 要とする創傷の治癒に有用である。担体タンパク質サブユニットの有効量は、内 因性の生物学的に活性なソマトメジンの半減期を延長するのに充分な量である。
少なくとも1つの担体タンパク質サブユニットとSM−Cの組成物は、酪農業で の有効な生物分解性の成長促進剤として使用することができる。現在、抗生物質 とステロイド剤は、商業上重要な動物成長促進剤である。これら両者には重大な 健康上の問題があるから、新しい薬剤がめられており、特に生物分解性のものが 要望されている。GHが研究されている。
が、しかしSM−C−担体タンパク質サブユニット複合体の方がはるかに有効で ある。というのは、SM−CがGHの成長促進作用の直接のメディエータだから である。SM−Cは糖尿病誘発性でもなく、脂肪分解性でもない。同じ理由が閉 経後の骨粗しよう症にあてはまるので、SM−Cは、担体タンパク質サブユニッ トを含有する組成物で投与されなければならない。
これらのすべての理由から、担体タンパク質様活性に必要なタンパク質構造を決 定しようとする多くの試みがなされてきた。しかしこの発明の担体タンパク質サ ブユニットは同定され単離されたことはなく、純粋な形態で単離されたこともな い。
この発明の他の態様は、(a)p)lが約4.5〜7.5の水溶液に可溶性のC ohn画分IV−1の部分を、架橋デキストランのスルホプロピル誘導体の吸着 剤のクロマトグラフィに付して、pHを増大していく水溶液で連続溶離を行い、 ら)ソマトメジン結合活性を含有する段階(a)から得た画分のpHが約4.0 より低い酸性溶液を段階(a)と同じ吸着剤のクロマトグラフィに付してその通 過画分を集めるか、又は段階(a)で得た両分を、硫酸アンモニウム約10%の 中性溶液から吸着させることによって、アガロースのフェニル誘導体のクロマト グラフィに付して、はぼ中性のpHのもとで、約0.5Mチオシアン酸ナトリウ ム溶液で溶離し、(C)ソマトメジン結合活性を有する段階(b)からの画分を ゲル濾過法のクロマトグラフィに付して、酸性水溶液で溶離し、(d)ソマトメ ジン結合活性を有する段階(C)から得た両分を、はぼ中性のpHのもとで吸着 させることによって、実質的に純粋なソマトメジン−Cに架橋させた固体支持体 のクロマトグラフィに付して、酸性水溶液で溶離し、次いで(e)ソマトメジン 結合活性を有する段階(d)で得た画分を逆相高性能液体クロマトグラフィに付 することからなる、ヒト血漿からヒト担体タンパク質サブユニットを製造する方 法である。
組換えDNAと担体タンパク質様ポリペプチドまたこの発明には、担体タンパク 質様ポリペプチドをコードするDNA分子、組換えDNA分子、ベクター、宿主 を、確認、同定及び単離すること、並びに担体タンパク質様ポリペプチド、即ち 担体タンパク質のソマトメジン調節活性を示しソマトメジン様ポリペプチドに結 合できるポリペプチドの産生にこれらの分子、ベクター宿主を用いる方法が含ま れる。この発明によって、治療用と診断用の組成物及び方法に用いる担体タンパ ク質様ポリペプチドを得ることができる。この発明によれば、これらのポリペプ チドを、従来利用できなかった方法で多量に製造できる。またこの発明には、特 にこれらポリペプチドの、より好ましくは、ヒト血漿中に天然に存在する他のポ リペプチドを全く含有していないものを製造することが含まれる。
上記開示から明らかなように、この発明のDNA分子と組換えDNA分子は、適 切な宿主中で、担体タンパク質様ポリペプチドの発現を指向することができる遺 伝子をもっている。また適切な宿主内でこれらのDNA分子及び組換えDNA分 子を複製することによって、これらポリペプチドをコードする遺伝子を大量に製 造することができる。したがって、これらのポリペプチド遺伝子の分子構造と特 性は容易に決定できる。これらポリペプチドと分子は、宿主内で産生されるとき 、又は適切な修飾の後、組成物と、これらの生成物自体の製造法を改良する方法 と、治療と診断の組成物と方法に用いる方法に有用である。
この発明の基本的な態様は、担体タンパク質ポリペプチド、即ち担体タンパク質 のソマトメジン調節活性を示しソマトメジン様ポリペプチドに結合できるポリペ プチドをコードする遺伝子からなるDNA分子を提供するものである。かような りNA分子は、全ヒトゲノムではないようにして単離された。かようなりNA分 子はイントロンを含有しない方が好ましい。またかようなりNA分子は、ヒトゲ ノムによってコードされている他のポリペプチドをコードする遺伝子を特に含有 していないものが好ましい。かような遺伝子は、分子量が自然のグリコジル化に よって生成する形態で測定される場合、約40.000〜50、000ダルトン 若しくはこれより低い分子量を有するポリペプチドをコードするのが好ましい。
かような遺伝子は、担体タンパク質のソマトメジン調節活性とより好ましくは担 体タンパク質のソマトメジン−C調節活性を示すポリペプチドをコードする。ま たこのような遺伝子は、ソマトメジン様ポリペプチドに結合しうる担体タンパク 質サブユニット、より好ましくはソマトメジン−Cに結合しうる担体タンパク質 サブユニットである担体タンパク質様ポリペプチドをコードする。
またこの発明は、担体タンパク質を産生ずる細胞若しくは組織に見出されるmR NAからcDNA分子を製造し、どのcDNA分子が、図4のDNA配列に基づ いた1つ又はそれ以上の標識をつけたポリヌクレオチドプローブと雑種形成を行 うかを決定し、雑種形成したcDNA分子を分析し、次いで担体タンパク質様ポ リペプチドをコードする遺伝子を有するDNA分子を得ることからなるDNA分 子の製造方法を提供するものである。この工程において、その遺伝子を有するD NA分子は、他のcDNA分子、合成りNA分子、又は組換えDNA分子と雑種 を形成する1つ又はそれ以上のcDNA分子を連結することによって得られる。
前記プローブに雑種形成するcDNA分子は、ヒト肝臓遺伝子ライブラリー、ヒ ト繊維芽細胞遺伝子ライブラリー、ヒト胎盤ライブラリー、及びヒトの内皮のラ イブラリーで構成されている群から選択されたcDNA分子である。その方法に おいて、標識をつけたポリヌクレオチドのプローブは図28に示すDNA配列を もっている。またこの発明には、その方法で製造されるDNA分子と、その方法 で得られるDNA分子によってコードされる担体タンパク質様ポリペプチドをコ ードするDNA分子とが含まれる。
またこの発明は、担体タンパク質様ポリペプチドをコードするDNA分子と選択 的に雑種を形成するDNANA分子P 、 LOPo、70、 LOP O,7 7、LCP 2.3 、 LCP 2.5 、 PCP 1,8 及びFCP2 .5のいずれか1つのDNA配列のすべて若しくは一部を有するオリゴメクレオ チドブローブを提供するものである。
さらに、この発明のDNA分子は、DNA分子のLCP 0.70SLCPO9 77、LOP 2.3 、LCP 2.5 、FCP 1.8及びFCP2.5 からなる群、DNA分子のLCP O,70、LCP O,77、LCP 2. 3 、LCP 2−5、pcp i、a及びFCP2.5のいずれか1つと雑種 を形成し、担体タンパク質様ポリペプチドをコードするDNA分子、並びに前記 DNA分子のいずれか1つによってコードされるポリペプチドをコードするDN A分子から選択される。好ましいDNA分子は、LCP2.3の担体タンパク質 関連部分であるDNA分子を含有している。他の組換えDNA分子は、LCP2 .3の担体タンパク質関連部分であるDNA分子と、LCP2.3の前記の部分 でコードされるポリペプチドをコードするDNA分子とを含有している。
さらに、この発明のDNA分子は、図4のアミノ酸−1〜290の配列、図4の アミノ酸1〜290の配列、又は図4のアミノ酸27〜290の配列を有するポ リペプチドをコードする遺伝子を含有している。またDNA分子は、図4のアミ ノ酸27〜290有するポリペプチドをコードする遺伝子を含有している。
またDNA分子はアミノ酸27〜290の配列を有し、かつ宿主によって認識さ れる分泌、シグナル若しくはその外の前駆物質の配列を構成し、アミノ酸27に 先行するアミノ酸残基の配列を有するポリペプチドをコードする遺伝子を含有し ている。
これらのDNA分子は、かようなりNA分子が、操作によって、発現制御配列に 連結されている組換えDNA分子を構築するのに用いられる。好ましくはかよう な組換えDNA分子は、ベクター若しくはビヒクルを構成している。この発明は 、かようなりNA分子をベクターに導入することからなるベクターの製造方法を 提供するものである。その方法には、そのDNA分子の発現を制御及び調節する ために、前記ベクターに発現制御配列を導入する付加工程が含まれている。その 発現制御系は、Lac系、吐糸、tac系、区系、T7系、ファージλの主要オ ペレーターとプロモーターの領域、fdコートタンパク質の制御領域、5V−4 0の制御配列、アクチン系、メタロチオネイン系、LTR(レトロウィルスのプ ロモーターを含有する長い末端の繰返し)系、並びに遺伝子、真核細胞若しくは 原核細胞及びそのウィルス及びその結合体の発現を制御する他の配列である。
この発明の組換えDNA分子とベクターは、宿主中で担体タンパク質様ポリペプ チドを産生ずることができる。またこの発明には、これらの組換えDNA分子若 しくはベクターの少なくとも1つで形質転換される宿主が含まれる。形質転換さ れる宿主は、イー・コリ(B、 colt) 、シュードモナス属(Pseud −omonas) 、バシラス・サチリス(Bacillus 5ubtili s) 、バシラスーステアロサーモフィラス(Bacillus stearo thermophilUS)の菌株、他の細菌、酵母、真菌、動物、昆虫若しく は植物の宿主及びヒトの組繊細胞である。
この発明は、適切な宿主をかような組換えDNA分子若しくはベクターで形質転 換し、次いでその宿主を培養して前記のポリペプチドを製造する段階からなる担 体タンパク質様ポリペプチドの製造方法を提供するものである。この方法には、 前記ポリペプチドを集める追加の段階が含まれている方が好ましい。この方法に おいて、宿主は、イー・コリ、シュード植物の宿主及びヒトの組繊細胞である。
またかようなポリペプチドの製造方法は、かような組換えDNA分子若しくはベ クターで形質転換された宿主を培養する段階で構成されている。
またこの発明は、上記の組換えDNA分子若しくはベクターによって、発現につ いてコードされているポリペプチドを提供するものである。
また、この発明は、ソマトメジン様ポリペプチドに結合しうる担体タンパク質サ ブユニット以外の特に純粋な担体タンパク質様ポリペプチドを提供するものであ る。かような特に純粋なポリペプチドは、ヒト血清中に天然に存在している物質 を特に含有していない方が好ましい。かようなポリペプチドは、成熟した担体タ ンパク質様ポリペプチドである。かような成熟したポリペプチドは、分泌、シグ ナル若しくは他の前駆物質の配列を構成するアミノ酸残基が削除されているポリ ペプチドである。
この発明は、図4のアミノ酸−1〜290の配列を有する特に純粋なポリペプチ ドを提供するものである。
またこの発明は、図4のアミノ酸1〜290の配列を有する特に純粋なポリペプ チドを提供するものである。この発明には、アミノ酸27〜290の配列と、ア ミノ酸27より先行するメチオニン残基を有するポリペプチドが含まれる。さら にこの発明は、図4のアミノ酸27〜290の配列を有する特に純粋なポリペプ チドを提供するものである。
この発明には、ポリペプチドが担体タンパク質様ポリペプチドのままで残ってい る限りは、1つ又はそれ以上のアミノ酸残基が付加されるか又は削除されるか又 は取替えられている配列27〜290を有するポリペプチドが含まれる。
この発明には、図4のアミノ酸−1〜290の配列を有するポリペプチド、及び その配列の一部と、担体タンパク質のソマトメジン調節活性とを有し、ソマトメ ジン様ポリペプチドに結合しうるポリペプチドが含まれる。
またこの発明は、担体タンパク質の天然のグリコジル化を欠く担体タンパク質様 ポリペプチドを提供するものである。
またこの発明は、前記の少なくともひとつの担体タンパク質様ポリペプチド若し くはその医薬として許容される塩及び医薬として許容される担体の有効量からな り、先端巨大症におけるソマトメジン−Cの作用を阻害し、糖尿病網膜症におい て網膜の血管と繊維組織の増殖を阻害し、長身小児の成長を阻害し、ケロイドI I痕の増殖を阻害し、悪性眼球突出症において眼の眼窩内の組織の増殖を阻害し 、又はヒト若しくは動物の創傷の治癒を刺激する治療用組成物である。この発明 には、前記組成物の有効量を投与することからなり、ソマトメジン依存性癌の増 殖を阻害し、先端巨大症におけるソマトメジン−Cの作用を阻害し、糖尿病網膜 症において網膜の血管と繊維組織の増殖を阻害し、長身小児の成長を阻害し、ケ ロイド廠痕の増殖を阻害し、悪性眼球突出症において眼の眼窩内の組織の増殖を 阻害し、又はヒト若しくは動物の創傷の治癒を刺激する方法が含まれる。
またこの発明には、少なくとも1つのソマトメジン様ポリペプチドと実質的に複 合した前記の少なくとも1つの担体タンパク質様ポリペプチドを含有する組成物 が含まれる。かような組成物は、かような組成物の有効量からなり、ヒトの骨粗 しよう症を治療し、骨の増殖を刺激し、動物の成長を刺激し、ヒトと動物の創傷 の治療を刺激し、又は成長ホルモン欠損症の患者の成長を刺激するのに用いる治 療用組成物に使用される。又かような組成物は、かような組成物の有効量を投与 することからなる前記症状の治療方法に用いられる。
この発明は、発現制御配列に連結された前記担体タンパク質様ポリペプチドをコ ードする遺伝子を含有するDNA分子と、発現制御配列に操作で連結されたソマ トメジン様ポリペプチドをコードする遺伝子を含有するDNA分子とを有する組 換えDNA分子を提供するものである。宿主は、少な(とも1つの上記組換えD NA分子で形質転換されて、両種のポリペプチドを産生できるようになる。
また単一のベクターが、前記の少な(とも1つの担体タンパク質様ポリペプチド をコードするDNA分子と、発現制御配列に各々操作で連結されたソマトメジン 様ポリペプチドをコードするDNA分子とを含有するように構築される。宿主は このようなベクターで形質転換される。担体タンパク質様ポリペプチドとソマト メジン様ポリペプチドの複合体からなる組成物の製造方法には、適切な宿主をか ようなベクターで形質転換し、前記宿主を培養して山記ポリペプチドを製造する ことが含まれる。その方法にはポリペプチドを集める追加の段階を含めてもよい 。その方法は、かようなベクターで形質転換された宿主を単に培養することで構 成されていてもよい。
またかような組成物の製造方法には、前記の担体タンパク質様ポリペプチドをコ ードするDNA分子を有する少なくとも1つの組換えDNA分子若しくはベクタ ーで適切な宿主を形質転換し、かような宿主を、ソマトメジン様ポリペプチドを コードするDNA分子を有する少なくとも1つの組換えDNA分子若しくはベク ターで共形質転換しくco−transforming) 、次いでかような宿 主を培養して、両種のポリペプチドを産生させることが含まれる。またこの発明 には、かような各種類の組換えDNA分子若しくはベクターの少な(とも1つで 形質転換された宿主が含まれる。
最後にかようなポリペプチドに対するモノクローナル抗体とポリクローナル抗体 が製造される。またこの発明のポリペプチドは、そのポリペプチドと複合したソ マトメジンを、未結合のソマトメジンから分離することからなるヒトの体液中の 遊離ソマトメジンの濃度の測定法に使用できる。
図面の簡単な説明 図1は、約15.000ダルトンの分子量を存するヒト担体タンパク質サブユニ ットのN末端の42のアミノ酸残基の配列を示す。さらにトリプシン断片のT1 、T6、T7、TI’及びTIOのN末端の配列を示す。
図2aは、図1に示すサブユニットのN−末端の57のアミノ酸の配列と、プロ ーブとして用いるよう設計された、アミノ酸29−44をコードするオリゴヌク レオチドとを示す。このオリゴヌクレオチドは48marと呼ぶ。
図2bは、181bpの合成りNAのタンパク質とDNA配列と、その対応する タンパク質の配列を示す。
図3aは、図28のプローブと雑種を形成したDNA挿入断片しCPo、70と LCP O,77の大きさと制限部位、及びこれらDNA挿入断片LCP O, 70とLCP O,77のDNA配列を有するプローブと雑種を形成したDNA 挿入断片LCP2.3の大きさと制限部位を示す。
図3bはLCP2.3の配列を決定する方法を示す。
図4は、DNA分子LCP2Jのコーディング鎖のヌクレオチド配列と、それが コードするポリペプチドの291のアミノ酸のアミノ酸配列とを示す。 “C” はシスティン又は半シスチン残基を示す。
図5は、イー・コリ細胞内で発現させるのに用いる、pKK233−2に挿入さ れた264のアミノ酸を有するヒト担体タンパク質様ポリペプチドの遺伝子を含 有するベクターpDJ4219の機能・部分制限地図を示す。
図6は、適切な宿主を形質転換するために用いられ、培養すると担体タンパク質 様ポリペプチドを産生ずるベクターに用いられる各種の組換えDNA分子の製造 方法を示す。
図7は、COS細胞内で発現させるのに用いる、pSVL誘導体pDJ4210 に挿入された成熟担体タンパク質の最初の120のアミノ酸を有するヒト担体タ ンパク質様ポリペプチドの遺伝子を含有するベクターpDJ4212の機能・部 分制限地図を示す。
図8は、CHO細胞内で発現させるのに用いる、pKG3226に挿入された2 64のアミノ酸を有するヒト担体タンパク質様ポリペプチドの遺伝子を含有する ベクターpKG4403の機能・部分制限地図を示す。
図9は、循環中のSM−Cの半減期に対する15kDaの担体タンパク質サブユ ニットの作用を示す。
ソマトメジン結合活性の検定法 ソマトメジン結合活性は、リガンドとして、放射能標識をつけた”’[−SM  (SM−C又はIGP−II)を用いるタンパク質結合活性検定法で測定した。
結合したl!I[−8Mの量を標準製剤のそれと比較する。
標準物は、10名の正常な提供者から得たヒト血清を集めたものをゲル濾過する ことによって調整した。血清35m1を4N酢酸35m lに添加した。清澄に なった後、試料を、1M酢酸で平衡化したセファデックスG−50(5x 10 0cm) (分画範囲1.500〜80.000)を用い流速8θa+1!/h rのクロマトグラフィに付した。 ”’[−SM−Cを用いて、全面分のソマト メジン結合活性を検定した。その結合活性はKdO〜0.4に現れた。これらの 両分を凍結乾燥し、1M酢酸に再溶解し、再度クロマトグラフィに付して結合S Mの全痕跡を除いた。最終の粉末を35m7の0、1Mリン酸緩衝液pH7,0 に再溶解し、100μlづつに分けて一26℃で貯蔵した。各結合活性の検定に 、この物質1本づつを、任意に1.OU/i+7の値を与えて対照物として使用 した。
この検定法はZapf等が報告した方法であるじSerum Levelsof  the In5uIin−1ike Growth Factor(SM)  and its Carrier″、Acta Bndocrinol、、95 看、505〜517頁、1980年参照〕。例えば担体タンパク質サブユニット がまだSMと複合している場合、両者を、1M酢酸を用いるセファデックスG− 50クロマトグラフイ(0,9x 110C+11)によって分離した。次いで 、結合活性のピーク(Kd l −0,4)部分を凍結乾燥し、検定緩衝液で再 構成し、試験した。結合SMを含有していなかった試料について、その試料を検 定緩衝液に対し透析して直接試験するか、又は結合活性の濃度が低い場合はO, 1M酢酸に対し透析し、凍結乾燥し、少量の検定緩衝液に溶解した。検定緩衝液 は、予め試験をして競合する活性体が含有されていないことを確認した0、2% のヒト若しくはウシの血清アルブミンを含有する0、1Mリン酸ナトリウムpH 7,0緩衝液であった。SM−C若しくはIGF−■を5pencerの方法で ヨウ素化した(Grecr、 B、O,、B、M、 5pe−ncer等、”S erum Somatomedin Re5ponse to Human G rowthHormone Infusion in Patients wi th Piabetes Mellitus ;Correlation wi th the Degree of Control of Diabetes ’、Am、J、 Med、 Sci、、287巻、7〜lO頁、1984年参照 )。試料と標準物の連続希駅物(2倍若しくは4倍)を8回づつ検定した。検定 管には、100μi7の”J−SM、 20,000cpmと200μlの試料 を入れた。室温において2時間インキュベートすることによって満足すべき結果 が得られたが、検定は4℃で16時間行った。結合した+ 211−8Mを、炭 素抽出法で遊離物から分離した。2%の活性炭を含有する。1%ヒト(又はウシ )アルブミンの0.1Mリン酸緩衝液pH7,0の水冷溶液0.8mfを添加し 、その試験管を4℃で15’間遠心分離した。遠心分離後、上澄液を計数した。
結合したcpm値を線量の対数値に対してプロットしたが、未知物の濃度は1. OU/mI!の値を与えられた標準品の濃度に関連していた。結合の特異性は、 標識をつけていないSMの大過剰とともに試料をインキュベートすることによっ て測定した。
他のソマトメジン結合検定法 ドツト−プロット(Dot−blot)検定法とウェスターン法もポリペプチド の存在をソマトメジン結合活性によって測定するのに使用することができる。
ドツトプロットの“Bindin In Wells”法ニトロセルロース膜と 3−MM濾紙を最初に水中に入れ、次にPBS(10mM NaPOi、pH7 ,2、0,15M NaCf)中に20〜30分間浸漬した。濾紙の上に膜を置 いて、両者をドツトプロット装置の上に置いた。ドツトプロット装置はメーカー (Bio−Rad)の説明書にしたがって組立てて固定した。ドツトプロット装 置には96個のウェルがあり、多数の試料を同時に処理するのに非常に便利であ る。ウェルを200μlのPBSですすぐ。担体タンパク質様ポリペプチドをP BSで希釈して適切な濃度にし、全体積を50μl/ウエルにする。対照とブラ ンクのウェルには夫々、BSA(ウシ血清アルブミン)を入れるか若しくはタン パク質なしにする。試料をウェルに入れ、膜を重力で通過させる。タンパク質の 膜への結合は30〜60分以内に完了する。
膜を200μi/ウ工ル1%BSA含有PBSでブロックし、この液を重力で3 0分間流動させ、その際、膜を通じて減圧で″吸引(put 1)’する。ウェ ルを、100μ7のTBS(50mM トリス−HC4pH7,5,0,15M  NaCf )、0.1%ツイーン20で3回洗浄する。 12″I−SM−C (20,000〜20G、000cpm)を50μJ PBS /ウェル中に添 加する。装置をParafilmでしっかりと覆い、1.5〜2時間、4℃に保 持する。この段階でSM−Cの担体タンパク質様ポリペプチドとの結合が行われ る。装置を分解し、膜を大量のTBS ; TBS 、0.1%ツイーン20; 及びTBSで洗浄する。
各洗浄はゆるやかに振盪しながら4℃で15分間行う。膜を風乾し、増感スクリ ーン付きのコダックX−Omat ARフィルムに−70℃で1〜6時間露光さ せる。
ドットブtffットの”Bindfn [n Bab’法膜の前処理、ドツトプ ロット装置の組立て、及びタンパク質の膜への結合を上記と同様に行った。タン パク質を膜に結合させた後、ドツトプロット装置を分解し、膜を風乾した。
風乾した膜を皿にとり、ゆっくり振盪しながら4℃にて、次の溶液:TBS+3 %NP40で30分間、TBS+1%BSAで1時間; TBS + 0.1% ツイーン20で10分間洗浄する。得られた膜を、6〜10m1の結合溶液(T BS、1%BSA SO,1%ツイーン20)の入ったバッグ内に入れる。’  ” ’ I−SM−C(2〜20ミリオンcpm)を添加し、ゆっくり振盪しな がら、4℃にて2時間又は−夜進行させる。この段階でSM−Cが担体タンパク 質様ポリペプチドに結合する。その膜を、大量のTBS、 0.1%ツイーン2 0で2回洗浄し、TBSだけで2回洗浄する。洗浄は各々15分間づつ4℃でゆ っくり振盪しながら行う。膜を風乾し、増感スクリーン付きのコダックx−om at ARフィルムに一70℃で5〜16時間露光させる。
ウェスターン法 担体タンパク質様ポリペプチドを含有するタンパク質の試料をポリアクリルアミ ド−5OSゲルに加えて展開する。通常12%のゲルが用いられるが、これは1 0,000〜70.000ダルトンのタンパク質を良好に分離できる。分離は電 気泳動法で行う。
次にゲル中のタンパク質をニトロセルロース膜にプロットし、得られた膜を37 ℃で5分間風乾燥する。結合タンパク質を含有するその膜を、TBS+3%NP 40で4℃にて30分間すすぐ。
膜の非特異的部分を1%BSA含有TBSで4℃にて2時間ブロックする。膜を TBS + 0.1%ツイーン20で4℃にて10分間すすぐ。膜を、6−10 m/TBS 、1%BSA、0.1%ツイーン20+500,000cpm ” ’[−SM−Cの入ったバッグ中に入れることによって、 ”’[−SM−Cで プローブする。膜を一夜4℃でゆつ(り振盪して、SM−Cと、膜に固定された 担体タンパク質様ポリペプチドとの結合を行う。得られた膜を、TBS + 0 .1%ツイーン20で2回各々15分間づつ、TBSで3回各々15分面づつ洗 浄する。膜を風乾し、増感スクリーン付きコダックX−OmatARフィルムに 一70℃にて5〜16時間露光させる。
担体タンパク質サブユニットの血漿からの製造方法担体タンパク質サブユニット の製造の手順はCohn両分IV−1で開始した。これは、約10%の血漿タン パク質と、もとの血漿担体タンパク質活性の40%を含有するヒト血漿の画分で ある。それは黄緑色のペーストで、固形分が約35%であり、固形分の大部分は 変性された不溶性のタンパク質と糖タンパク質である。このペーストは、1kg 当たり約Longの担体タンパク質を含有している。
下記の検定緩衝液はすべて、特にことわらない限り、次の酵素阻害剤を含有させ た。すなわち、1ミリモル(“mM”)のフェニルメチルスルホニルフルオリド (“PMSF″)、1mMのN−エチルマレイミド(”NBM”) 、及び1m Mエチレンジアミン四酢酸(“BDTA”)である。担体タンパク質は固有のプ ロテアーゼ活性を有し、少なくともひとつの他の血漿プロテアーゼが、アフィニ ティークロマトグラフィの段階によって共精製(co−puri−f7)された ので酵素阻害剤は必須のものである。
実施例1 (a)イオン交換クロマトグラフィ 両分n−iを1kgのバッチで処理した。1kgの画分]■−1を、酵素阻害剤 を含有する40mM酢酸アンモニウム−酢酸溶液pH5,65の101中に添加 し、−夜4℃で撹拌した。生成した懸濁液を遠心分離し、上澄み液を、10.  OOOMW半透膜を用いる限外濾過法で約11に濃縮した。
濃縮液全体を、40−酢酸アンモニウム−酢酸緩衝液(pH5,65)で予め平 衡化した架橋デキストランのスルホプロピル誘導体(SP−セファデックス、フ ァーマシア社)を充填した4℃の10X 25cmカラムに注入した。そのカラ ムを、まず5I!の同じ緩衝液で洗浄し、次いで10fの50mM酢酸アンモニ ウム(pH6,8)で洗浄し、最後に21の50mM酢酸アンモニウム−アンモ ニア(1)H9,6)で洗浄した。得られたpH9,6の溶出液を集めて凍結乾 燥した。結合検定法で測定した、凍結乾燥物質のSM結合活性の回収率は20% であった。これは約10倍の精製度であった。
(b)疎水性相互作用クロマトグラフィSM結合活性を育する凍結乾燥生成物を 、10%硫酸アンモニウムと50−トリス−(ヒドロキシメチル)アミノメタン (“トリス″)−ヒドロクロリド(“トリス−HCl″) pH7,5とを含有 する緩衝液に溶解し、同じ緩衝液に対して透析して、フェニルアガロースカラム (フェニル−セファロース、ファーマシア社)に注入した。そのカラムをまず1 1の同じ緩衝液で溶離し、次に0.5Mのチオシアン酸ナトリウム(“Na5C N″)を含有する50mM トリス−HClpi(7,5の21で溶離し、最後 に50mM )リス(pH9,0)の21で溶離した。溶出画分を集め、280 nMでのUV吸光度を測定し、結合検定法でSM結合活性の試験を行った。
SM結合活性はNa5CN i1分に現れた。その両分を凍結乾燥し、蒸留水に 対して透析した。かなりの量の沈澱が現れ、上澄み液から分離した。この段階で は、20倍の精製度で回収率が70%であった。
(C)ゲル濾過 得られた上澄み液を凍結乾燥し、0.5M酢酸に溶解し、5.000〜230. 000の分画範囲を有する架橋デキストランゲル(セファデックスG−150、 ファーマシア)の2X100カラムのクロマトグラフィに付した。SM結合活性 を有する両分を集めた。
SM結合活性の回収率は結合検定法で80〜90%であり、5倍の精製度であっ た。
(d)アフィニティークロマトグラフィまずSM−Cアフィニティーカラムを、 アガロースのヒドロキシスクシンイミジル誘導体(Affi−Gel 15、B toRad)に、ヒト血漿から予め精製して調整したSM−C(Spencer 、 B、M、編集、In5ulin−Ltke Growth Factors /Somatomedins、 Waiter deGruyter 1983 年の81頁の5pencer等の報告参照)をpH8,0゜25℃にて2時間か けて結合させて製造した。先の段階で得た、合した担体タンパク質函分を、0. 1Mリン酸ナトリウムpH7,0に対して透析し、SM−Cアフィニティカラム に注入した。同じ緩衝液の15m1で洗浄した後、SM結合活性体を10m1の 0.5M酢酸で溶離して凍結乾燥した。
得られたSM結合活性体を、次に、分画範囲が4.000〜90.000で、0 .5M酢酸にて平衡化した可及デキストランゲル(セファデックスG−100、 フエーマシア社)のクロマトグラフィに付した。SM結合検定法で判明した活性 を有する画分を凍結乾燥した。
(el高性能液体クロマトグラフィ(“HPLC”)上記の凍結乾燥物質を、ブ チルシラン(Vydak C4RP (逆相)〕のカラムを用いるHPLCのク ロマトグラフィに付した。
SM結合活性体を、091%トリフルオロ酢酸(“TPA”)によるアセトニト リル0〜60%線状勾配液で溶離した。SM−C結合活性のシャープなピークが 39%のアセトニトリルに出現し、これを集めた。このピークのSM結合活性は 、12.5%ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(“5 O3−PAGIE” )に付して銀染料(Biorad)で染色したところ単一 のバンドとして出現した。
単離した担体タンパク質サブユニットは、β−メルカプトエタノールの存在下の 5OS−PAGE!で約26kDaの分子量を示した。
担体タンパク質サブユニットの全収率は、もとの結合活性の4%であった。
この担体タンパク質サブユニットのN末端アミノ酸分子を、Hunkapill arとHoodの方法(Methods in Enzymology、 91 巻、486頁、1983年)で、自動化された気相配列決定装置(Beckm− an 6300)を用いて測定して、次の配列であることが分かった。
Gly−Ala−Ser−Ser−Ala−Gly−Leu−Gly−Pro− Val−Val−Arg−R−Glu−Pro−R−Asp−Ala−Arg− Ala−Leu−Ala−。
ただし配列中のRはシスティン又は半シスチンを示す。
この担体タンパク質サブユニットは”J−SM−Cと結合し、過ヨウ素酸シッフ (“PAS″)で染色することによって、グリコジル化されていることが分かっ た。
(a)イオン交換クロマトグラフィ 1kgのCohn画分IV−1を、阻害剤(1mM BDTA 、1 mM N BM。
0、1mM PMSF及び1 lag/lアプロチニン)を含有する40mM酢 酸アンモニウム−酢酸緩衝液pH5,65の41で、−夜40℃にて抽出した。
得られたタンパク質溶液を9,000Xgで30分間遠心分離し沈澱を上澄み液 から分離した。得られた沈澱を、4!の上記緩衝液で4時間再抽出した。両方の 抽出で得られた上澄み液をいっしょにした。
この上澄み液を、上記緩衝液で4℃にて平衡化したSP−セファデックスカラム (2000m f樹脂)に注入した。注入後、A8.。
が1.0以下に低下するまで、カラムを同じ緩衝液で洗浄した。
さらに、A8.。が1.0以下になるまで、カラムを阻害剤を含有する50mM 酢酸アンモニウム緩衝液pH6,8で洗浄した。次にSM結合活性体を、阻害剤 を含有する60mM酢酸アンモニウム−アンモニア緩衝液pH9,6で溶離した 。最後に、カラムを、1.0MNaCIIを含有する60mM酢酸アンモニウム −アンモニアpH9,6で洗浄した。
1kgのCohnlr分IV−1からの抽出物は、約5.0O0単位のSM−結 合活性体を与えた。結合検定法で測定した結果、pH9,6の画分て、約7.5 %の活性体が回収された。その画分の重量は約5.5gであった。
(b)イオン交換クロマトグラフィ 上記のカラムから得たpH9,61[分を、阻害剤(0,1mM 8DTA、P MSP、 NBM及び1 mg#’アプロチニン)を含有する1M酢酸溶液の1 30mfに溶解した。この溶液を、同じ緩衝溶液に対して、−夜4℃にて透析し 、同じ緩衝液で予め平衡化した5 X 40cm5P−セファデックスカラムに 注入した。All。が約0.2になるまでカラムを洗浄し、次に、阻害剤を含有 する60mMの酢酸アンモニウム−アンモニアpH9,6で溶離した。SM結合 活性体は通過画分中にあり、その通過面分は4℃で蒸留水に対して一夜透析し、 いくらかの変性タンパク質を沈澱させたものである。透析後、沈澱を、9,00 0Xgで30分間遠心分離し、上澄み液を凍結乾燥した。可溶性通過画分中のS M結合活性体を定量的に回収し、一方SM−CをpH9,6画分で回収した。
(e)ゲル濾過 SM結合活性を有する画分の一部(0,33g)を次いで最少量の0、5M酢酸 溶液に溶解し、同じ条件で予め平衡化した2、5X100cmのセファデックス G−100カラムに注入した。カラムを0.5M酢酸で溶離した。5 ifづつ の画分のA。。とSM結合活性を測定した。活性を示すこれらの画分を合して凍 結乾燥した。この段階での精製は5倍であり、SM結合活性体を定量的に回収し た。いくつかの試験では全物質を処理する必要があった。
(d)アフィニティクロマトグラフィ 上記段階で得た結合活性を有する画分80mgを、阻害剤を含有する0、1Mリ ン酸緩衝液、 pH7,0の40m1に溶解し同じ緩衝液に約4時間透析した。
透析後、得られた溶液を8rslのSM−Cアフィニティ力ラムの樹脂と混合し た。その混合物を4℃で一夜ゆっ(り撹拌して結合を増大させた。得られた樹脂 を、カラムを通過させてタンパク質溶液から分離した。カラムをまず50m1の リン酸緩衝液で洗浄し、次に0.5Mの酢酸で溶離した。SM結合活性体(約1 0単位)を真空遠心分離器(Speed−Vac Concentrator、  5avant Instruments)で乾燥した0(e)HPLC 回収されたSM結合活性体10単位を1[Illの0.1%TPA溶液に溶解し た。その試料をVydak CJ RPカラムに注入した後、カラムを0〜60 %アセトニトリル勾配液で60分間溶離した。
担体タンパク質のピークが約39%のアセトニトリルに出現し、これを集めて凍 結乾燥した。SM結合活性体を定量的に回収したが、約11(augであった。
そのSM結合活性体は、銀染色後、5OS−PAGE上に分子量が約15kDa の単一バンドとして出現した。この実施例の全収率は約3%であった。
純粋な担体タンパク質サブユニットの比活性は4μg7単位と測定された(但し その1単位とは、上記のように、正常な10名の男性と女性の集団から得た標準 血漿1 ml中の量である)。
N末端分子の決定については、SM結合活性体を、変性し、4Mグアニジン−〇 〇I 0.5Mトリス−HC1(pH8,6)及び0.7%β−メルカプトエタ ノールで一夜還元した。ヨードアセトアミドを溶液に添加した。反応を暗所で1 時間行い、TFAを0.1%まで添加して反応を停止させた。得られた反応混合 物をHPLCカラムに注入し、前記のようにして、カルボキシアミドメチル化担 体タンパク質サブユニットを回収し、N末端分子分析に用いた。その分析結果は 、実施例1に記載したのと同じN末端アミノ酸分子を示した。
実施例3 担体タンパク質サブユニットを、ゲル濾過法(C)によって実施例2と同様にし て精製した。SM結合活性を有する得られた試料の一部の30mgを0.1%T FA溶液に溶解し、分取Vydak C4RPカラムに注入した。そのカラムを O〜60%アセトニトリル勾配液で60分間溶離した。約39%のアセトニトリ ルで溶離されたSMM合活性体を集め凍結乾燥した。SMM合活性体を定量的に 回収した。
するトリス−グリシン緩衝液に再懸濁させ、5OS−PAGE(12,5%ポリ アクリルアミド)で分離した。15.21.26及び30kDaの担体タンパク 質サブユニットに対応するバンド(これらは各々ウェスタンプロットの標識をつ けたSMと結合している)をゲルから切取り、タンパク質をトリス−グリシン緩 衝液中に電気溶離を行った。各担体タンパク質サブユニットを凍結乾燥し、回収 率は定量的であった。
実施例4 創傷の治癒を増大するSM担担体タンパクセサブユニット抗力を測定するよう企 図した実験を次のように行った。6頭の麻酔をかけた300g体重雄Sprag ue−Dawleyラットの各々の、背中の4分円の各々に、Schillin g−Huntワイヤメツシュを巻いたシリンダーを、皮下(S、 C,’)移植 した。内径が20 X 5.8mmで堆積が520μlの円筒形チャンバーは、 ステンレス鋼ワイヤメツシュで作製した。−万端はワイヤメツシュでシールし、 他方端をシラスティックのディスクでシールした。移植後、創傷治癒の一般的な 進行が起こった。即ち、血管に血栓が生じ、次いで多形核白血球、マクロファー ジ及び繊維芽細胞がワイヤメツシュを通じて移動し、次に繊維増殖、コラーゲン 合成及び脈管形成が起こった。このプロセス中、中空のチャンバー内に集まった 創傷液をサンプリングするか、又はこの液に活性試薬を注射した(シラスティッ クのディスクを通じてS、 C,)。はとんどのものが移植後17日で治癒が完 了した。
しかし中央の空洞は完全にはなくならなかった。
15kDaのSM担担体タンパクセサブユニット、0.1%のウシアルブミンを 含有するPBS(150mMの塩化ナトリウム、10mMリン酸ナトリウム、p H7,4)に溶解した。創傷のチャンバーにこの溶液100 μ/ (1,4μ gの15kDaの種を含有している)を12時間毎に注射した。この量は、生物 学的に活性なソマトメジンの量のわずかに過剰な量にして、存在するソマトメジ ンの半減期を増大するように選択した。17日後、創傷シリンダーを取出し、繊 維組織を、各シリンダーから注意深くかきおとした。15kDaの担体タンパク 質サブユニット物質を注入したシリンダーは、すべて、対照よりかなり大きい密 な繊維組織が充満していた。具体的に述べれば、15kDaの担体タンパク質サ ブユニットを含有する創傷チャンバーには19.5±7 (SD)mgのタンパ ク質が沈積し、一方、対照のチャンバーには7.0±1.6mgが沈積した。D NA合成を担体タンパク質サブユニットを含有するチャンバーの方がはるかに大 きかった(対照の380±15μgに対して1160±200μgであった。) 同様に、ヒドロキシプロリンの濃度(コラーゲン合成の指標)は担体タンパク質 サブユニットを含有するチャンバーの方がはるかに高かった(対照の270μg に対して460μgであった)。
これらの結果は、15kDaの担体タンパク質サブユニットを創傷チャンバーに 注射すると治癒速度が著しく増大することを証明している。
実施例5 担体タンパク質サブユニットがSM−Cの血漿半減期を増大することを示すため に動物実験を行った。L5kDaのヒト担体タンパク質サブユニットは、ラット の血流に注射された精製ヒヒトSM−Cの半減期を延長することが判明した。
’ ” [−SM−Cを15kDaの担体タンパク質サブユニットとともに、− 夜4℃にて、PBS(10mMリン酸ナトリウム、pH7,25,1501II M塩化ナトリウム)中でインキュベートすることによって、担体タンパク質サブ ユニットとI ” I−SM−Cとの複合体を製造した。その複合体を、ゲル濾 過法で、遊離の1″’ I−SM−Cから分離した。 l”I−SM−Cの比活 性は6.7 xlO’ cpm/μgであった。
ラット(約200g)に麻酔をかけ頚静脈にカテーテルを取付けた。注射する前 に、カテーテルとシリンジは、4%のBSA(ウシ血漿アルブミン)ですすいで 、タンパク質がプラスチックの表面に付着するのを防止した。4頭のラットにB SAを、4頭のラットに2μgの”I−SM−Cだけを、そして4頭のラットに は15kDaの担体タンパク質サブユニットを複合させた2μgの1”[−SM −Cを夫々注入した。上記の複合体とSM−Cは両者ともにPBS中にいれたも のを用いた。1頭のラットには、担体タンパク質サブユニットを複合させた1μ gのrxs(−8M−Cを注入した。血液試料(100〜200μりを、注入後 、多数の時点で採取した。血球は、直ちに、遠心分離によって血漿から分離した 。25μlの血漿部分を計数して、存在する1161−SM−Cの濃度を測定し 、10μm部分を15%ポリアクリルアミド−5OSゲル上で試験してSM−C のインテグリテイを測定した。
注射は2日間実施した。各午前中に、2頭のラットに複合体を注射し、2頭のラ ットにはSM−Cだけを注射した。3日目に4頭の対照のラットにBSAを注射 した。
この試験は、15kDaの担体タンパク質サブユニットが、循環中のSM−Cの 半減期を著しく増大することを証明している。
同計数値のSM−C(即ち1.3 xlO’ cpm/miラット血液)を、単 独又は担体タンパク質サブユニットと複合させて、ラットに投与した。図9に示 すように遊離のSM−Cの大部分は、循環系から急速に除かれるが、一方担体タ ンパク質サブユニットは、SM−Cがこのように除去されるのを保護する〔15 %5OS(ドデシル硫酸ナトリウム)ポリアクリルアミドゲルで試験した試料は 、 12′Iの計数値はすべてSM−Cのものであることを示した、即ち実験を 阻害する遊離の+2″【は全く存在しない〕。
7.5分後に遊離SM−Cの残量が連続して出現したが、これはSM−Cが不飽 和のラット担体タンパク質サブユニット分子を占有しているためである。明らか に、注射された全遊離SM−Cの30%とさえ結合するのに充分な内因性担体タ ンパク質サブユニットは存在していなかった。ラット若しくはヒトには治療に有 用な内因性不飽和担体タンパク質サブユニットが充分に存在していないことには 留意すべきである。したがってSM−Cはその担体タンパク質すブユニツ白;複 合させて投与しなければならない。
組換えDNAと担体タンパク質様ポリペプチドタンパク質配列の情報に基づいた オリゴヌクレオチドプロセスの製造 担体タンパク質は、単離されてソマトメジンと結合できる性能を保持するサブユ ニットをもっており、そのサブユニットは、グリコジル化されている場合は約1 5.21.26.30及び45kDaの見掛けの分子量を有し、グリコジル化さ れていないか又はその外の復翻訳修飾を受けている場合はかなり低い分子嚢を有 している。このサブユニットのN末端配列が同じで各種のサブユニットが同じ単 −若しくは複数の遺伝子でコードされている場合は、担体タンパク質様ポリペプ チドをコードするDNAを同定するために共通のN末端配列に基づいたプローブ を製造することができるはずである。担体タンパク質サブユニットは実施例2と 同様にして単離・精製され、5−15として同定された。このタンパク質5−1 5をカルボキシメチル化して、Applied Biosystems Gas  Phase Protection 5equen−cer Model 4 70を用い、自動化されたエドマン分解法でN末端配列の分析を行った。最初の 42のアミノ酸を図1に示す。
その上、サブユニット5−15は、リシンがプロリンに続いて位置していない場 合、アルギニンとリジンの後の位置で特異的に分解させるプロテアーゼのトリプ シンで分解させた。具体的に述べれば、カルボキシメチル化5−15を0.3M 炭酸水素ナトリウムpH8,0中のトリプシンで消化した。トリプシン断片をV ydak C4カラムを用いて逆相HPLCによって分離した。精製断片を集め 、以下のようにして配列を決定した。またT−1、T−6、T−7、T−1′及 びT−10と命名されたいくつかの上記トリプシン断片の配列を図1に示す。ア ミノ末端とトリプシン断片T−7との相同性から、サブユニット5−15の最初 の57のN末端アミノ酸が2つの未決定のアミノ酸を除いて決定され、図28に 示した。
cDNAライブラリーをスクリーニングするためのプローブとして役立つ多くの オリゴヌクレオチドを上記の分子から設計した。これらのプローブには、短い縮 重プローブと長いコドンでバイアスされたプローブが含まれる。N末端の57ア ミノ酸分子の部分に対応する1つのオリゴヌクレオチドは48merとして同定 され、図2aに示した。
担体タンパク質mRNAを含有するポリA”RNAを製造するための組織の選択 担体タンパク質の遺伝子を単離するのに利用される方法は、大量の担体タンパク 質を作る組織を同定し、その組織からmRNAを単離し、そのmRNAからcD NAライブラリーを構築し、オリゴヌクレオチドのプローブを用いて遺伝子をス クリーニングする方法である。期待されることは、濃縮されたcDNAライブラ リーが、おそらく1コピーしかもっていないゲノム(全DNA)ライブラリーよ りも多くのコピー数のかような遺伝子を含有していることである。どの組織若し くは細胞の種類が、血漿中に見出されるタンパク質である担体タンパク質を作る のかを確認した文献情報は全(ない。繊維芽細胞が、大きいが特性を決定されて いないソマトメジン結合性タンパク質を少量産生することが報告されている(A dams等の前記文献)。しかしSM−Cの大部分は肝臓で合成されることが知 られている。さらにSM−Cは、繊維芽細胞と、心臓、骨、胎盤、及び腎臓のよ うな他の組織で合成される。それ故に、SM−Cと担体タンパク質が同じ組織で 合成されると推測して、肝臓の細胞と繊維芽細胞を、担体タンパク質をコードす るmRNAの2つの可能性のある起源として選択した。
かようなmRNA%RNAの組織若しくは細胞系の起源を同定するため、い(人 ものヒトの肝臓からa+RNA5RNAを単離して、担体タンパク質を合成する 性能について試験した。さらに、各種の繊維芽細胞系を、担体タンパク質を作る 性能について検定した。
全RNAとポリA0含有RNAを、標準の方法(Chirgwin、 J」、、 Pryzbyla、 A、B、、MacDonald、 R,J、 、及びRu tter、 W、J、、Bioche+aistry、 18巻、5294−5 299頁、1979年、及びIversen。
P、 L、、Mata J、B、及びHines、 R,N、 、Biotec hniques 、5巻、521−523頁、1987年参照)にしたがって、 各種の肝臓組織と繊維芽細胞から単離した。組織(例えば肝臓組織)又は細胞( 例えば繊維芽細胞)を、GIT緩衝液(4Mイソチオシアン酸グアニジニウム、 20mM BDTA 、 100mM トリス−HCf pH7,6)中でホモ ジネートした。破片を除き、RNAを含有する上澄み液を、2%の5arkos yl (ラウリルサルコシン酸ナトリウム)と1%のβ−メルカプトエタノール 中に入れた。次いでこの混合物を、塩化セシウム勾配液を用いて遠心分離した。
ブレットをフェノールとクロロホルムに再懸濁させて抽出し、次いでエタノール で沈澱させた。mRNAを示すポリA”RNAは、・全RNAをオリゴ−dTセ ルロースカラムを通過させることによ巻、1408頁1972年参照)。得られ たポリA0含有RNAを、10mM)リスpH7,4,1mM BDTA 、  0.05%ドデシル硫酸ナトリウム(SOS)でカラムから溶離し、濃縮し、そ の後使用するために貯蔵した。肝臓のポリA”RNAはHIO及び旧4の名称が 与えられ、肝臓の試料から精製されたことを示し、繊維芽細胞のポリA”RNA には、RNAの細胞起源を示す、コードネームW138、HS27、MRC5, 8387、及びMDA−MB−231をつけた。
翻訳製品用のRNAの試験 HIOとH14由来のヒト肝臓ポリA”RNAの一部を、標準の方法(Davi s、 L、G、等、’Ba5ic Methods in Mo1ecular  Biology”、elsevier、New York、 NY 1986 年参照)にしたがって、ウサギ網状赤血球翻訳キットを用い、。S−メチオニン で生体外で翻訳シタ。タンハク質翻訳生成物をRobert CBaxter( RoyalPrince Alfred Ho5pital、オーストラリア) から提供された抗体を使用し、(Davisの方法にしたがって)免疫沈澱させ た。
なおこの抗体は、Martin、 Jル0等“Antibody Agains t Ac1d−Stable In5ulin−1ike Growth Fa ctor Binding Protein ・”、J、 Cl1n、 f!n docrino1. Metab、 、2611!、799−801頁、198 5年の方法にしたがって調製されたものである。その抗体は、ヒト血清から得ら れるいわゆる酸安定性サブユニットを含有する物質に対する抗体である。免疫沈 澱させたタンパク質を5OS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法で分析した。
抗担体タンパク質サブユニット抗体と特異的に反応する、約68.000.43 ,000.39.000.及び32.000ダルトンのタンパク質バンドが同定 された。対照の血清ではタンパク質は沈澱しなかったが、これは対照の血清が抗 担体タンパク質サブユニット抗体を含有していなかったからである。この結果は 、担体タンパク質が肝臓で作られており、肝臓mRNAで作られたcDNAライ ブラリーは、担体タンパク質遺伝子を含有しているはずであることを示している 。
いくかの繊維芽細胞系も担体タンパク質を製造する性能について試験した。例え ば、W138胚様繊維芽細胞(American ry−pe Cu1ture  Co11ection No、 CCL−75)は10%ウシ胎児血清を含有 するDMBM−P12培地中、70〜80%の集密度まで増殖した。
細胞を血清なしの培地に移して72時間インキュベートした。
培養物の上澄み液を収穫し、TCA沈澱法又は遠心分離法で濃縮した。試料を5 M4estern分析法に付した所(SOS−PAGEの工程は非還元条件下で 実施している) 、1138細胞が合成され、この細胞は、大きさが25.00 0〜45.000ダルトンの範囲にあるSM−Cに結合しうる少なくとも4つの タンパク質を分泌することを示した。これらのタンパク質のうち約40.000 ダルトンのタンパク質(還元性5DS−PAGBによる)も、抗拒体タンパク質 サブユニット抗体によって特異的に認識された。この実験において、血清なし培 地でのW138細胞の72時間の培養はl5S−システィンを添加して行った。
タンパク質は、抗拒体タンパク質サブユニット抗体で免疫沈澱させて、還元性条 件下で5DS−PAGBによって分析した。
抗拒体タンパク質サブユニット抗体に認識されかつSM−Cが結合した担体タン パク質サブユニットをコードする他の細胞系としては、HS27 (ヒト繊維芽 細胞) 、MRC5(ヒト繊維芽細胞’) 、8387 (ヒト繊維肉腫)及び MDA−MB−231(ヒト乳癌)が挙げられる。他の繊維芽細胞系から単離さ れるポリA”RNAも担体タンパク質をコードすると考えられる。
これらの起源から得られるポリA”RNA生成物は非常に多数の異なるmRNA を含有するということを認識すべきである。
担体タンパク質若しくは担体タンパク質サブユニットに対して特異的なmRNA を除いて、他のmRNAは望ましくない汚染物である。あいにく、これらの汚染 物のRNAは、後のこの発明のクローン化工程を通じて担体タンパク質サブユニ ットmRNAと同様に挙動する。それ故にそれらがポリA”RNA中に存在する と、結局、多数の望ましくない細菌のクローンが製造され、これらのクローンは 担体タンパク質以外のポリペプチドをコードする遺伝子をもっている。この汚染 があると、所望の担体タンパク質ハイブリッドクローンを単離する際に複雑なス クリーニング上の問題が起こる。担体タンパク質の場合、スクリーニング問題は 、所望のクローンを同定するためにスクリーニングプローブとして作用する担体 タンパク質mRNA若しくはDNA又はその部分る充分に精製された試料がない ので、一層悪化している。唯一の入手しうるプローブは、限定されたN末端タン パク質分子の情報に基づいたものであった。それ故に、担体タンパク質のクロー ンのスクリーニング工程は非常に時間がかかり困難である。さらに、担体タンパ ク質クローン自体のご(小パーセントしか、生物学的若しくは免疫学的に活性な 形で担体タンパク質様ポリペプチドを発現しないので、活性クローンの単離は困 難なスクリーニング工程である。
担体タンパク質のcDNAを含有する二重鎖cDNAの合成ボIJA”RNAを 含有する担体タンパク質mRNAを、特にGublerとHoffmanが報告 しているように、鋳型のように使用して、相補的DNA(cDNA)を製造した 。cDNAのライブラリーを、潜在的な担体タンパク質様ポリペプチドをコード することが分かったmRNAから作製した。そのラインはλベクターgtlOに 構築したが、他のベクターCN、tlfλgtll (Young R,A、と DavisR,L、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA、  80巻、1194−1198頁、1983年)〕にも構築することができる。
二重鎖CDNAは特にGu−bler−Hoffman法(Gubl、er、  U、とHoffman、 B、J、、GeneS25巻、263〜269頁、1 983年)によって作製した。この方法では、第一の連鎖cDNAが、ポリA” RNAをコピーするためMo1oney逆転写酵素を用いて合成された。以下の ラインにはランダムに初回抗原刺激を受けた(random−primed)ヒ ト肝臓cDNAライブラリー(HI3) 、2つのオリゴdTで初回抗原刺激を 受けたヒト肝臓cDNAライブラリー(HI3 、HIO/H14(HIOとH I3のブール)〕及びオリゴdTで初回抗原刺激をうけたヒト胎児繊維芽細胞ラ イン(HI38)が含まれる。ランダムプライマー(pd(N)*)とオリゴd T (pT+□−1)プライマーはファーマシア社から入手した。第二の連鎖は RNA5eHとDNAボリトラーゼIの組合わせを用いて製造した。
得られたcDNA集団は、実際には、ポリA′″RNA中に存在した各種のmR NAから生成するcDNAの複雑な混合物である。その上、Mo1oney逆転 写酵素により早期に終結されるので、多くのcDNAがポリA”mRNAの各種 mRNAの不完全なコピーである。
二重鎖cDNAのクローン化 広範囲の宿主・ビヒクルの組合わせがこの発明にしたがって製造された二重鎖c DNAをクローン化若しくは発現するのに用いられる。例えば、有用なりローン 化ビヒクル若しくは発現ビヒクルは次のような染色体、非染色体及び合成りNA 分子のセグメントで構成されている。即ちSV40の各種公知の誘導体と公知の 細菌プラスミド(例えばcolEl 、pcRl、pBR322、pMB9及び その誘導体を含むイー・コリ(E!、 coli)由来のプラスミド);広い宿 主域のプラスミド例えばRP4 ;ファージDNA例えばファージλの多数の誘 導体(例えばNM989)及び他のDNAファージ例えばM2Sと艷壁迭−重鎮 DNAファージ−並びにプラスミドとファージDNAの組合わせに由来するベク ター例えばファージDNAを利用するために修飾されたプラスミド:若しくは他 の発現制御分子;または2μプラスミド若しくはその誘導体のような酵母プラス ミドである。有用なりローン化宿主若しくは発現宿主には、次のものが含まれる 。即ち、細菌宿主〔例えばイ・コリHBIOI 、イー・コリX1776、−r ニニ”j!JX2282 、イー:l1MRCI、 イー −:1IIJLB3 92 、イー・+1JC600、及びシュードモナス属(Pseudomona s)の菌株、二乞乏菌〕 ;酵母などの真菌;動物、昆虫、又は植物の細胞が含 まれる。勿論、すべての宿主/ベクターの組合わせが等しく有効なわけではない 。当該技術分野の熟練者であれば、本願に記載された原理を適切に検討して、こ の発明の範囲を逸脱することなく、宿主・ビヒクルの組合わせを特定して選択す ることができる。
さらに、特定な各クローン化ビヒクル若しくは発現ビヒクル内で、二重鎖DNA を挿入する各種の部位を選択することができる。これらの部位は通常その部位を 切断する制限エンドヌクレアーゼで命名されている。これらの部位は、当該技術 分野の熟練者によく知られている。この発明に有用なりローン化若しくは発現の ビヒクルは選択されたDNA断片を挿入するための制限エンドヌクレアーゼ部位 をもっている必要がないことは勿論理解すべきである。かわりに、ビヒクルは外 の手段によってDNA断片に接続することができる。
クローン化若しくは発現のビヒクル若しくはベクターと、特に、選択されたDN A断片を接続して組換えDNA分子を形成するその中の選択された部位は、種々 の因子によって決定される。例えば特定の制限酵素に感受性の部位の数、発現さ れるタンパク質の大きさ、宿主細胞酵素によるタンパク質分解反応にたいする所 望のタンパク質の感受性、精製によって除去することが困難で、宿主細胞タンパ ク質によって発現されるタンパク質の汚染若しくは結合、ベクター分子に対する 開始コドンと終止コドンの位置のような発現の特性、及び当該技術分野の熟練者 に知られているその外の因子である。ベクターと、特定の遺伝子の挿入部位はこ れらの因子の釣合いによって決定され、すべての選択が与えられた場合に等しく 有効であるわけではない。
異種のDNAをクローン化ビヒクル若しくは発現ベクターに挿入して組換えDN A分子を作製するいくつもの方法が当該技術分野では公知であるが、この発明に よって初期のクローン化を行うのに好ましい方法は、λgtlOのEcoRIに よる消化である。次にまず8coR[リンカ−をcDNA分子に負荷した後、二 重鎖cDNAを上記のλgtlOに連結する。得られた組換えIINA分子はク ローン化ベクター中の選択された位置に挿入遺伝子をもっている。
勿論、DNA分子をクローン化若しくは発現のビヒクルに挿入して組換えDNA 分子を形成させるその他の公知の方法は、この発明に等しく有用である。これら の方法には、例えばdA−dT トレイリング(trailing)法、直接連 結法、合成リンカ−、エキソヌクレアーゼとポリメラーゼがリンクされた修復反 応とこれに続く連結反応、又はDNAポリメラーゼと適切な一重鎖鋳型と連結反 応によるDNAストラントノ延長法が含まれる。
勿論、クローン化ビヒクルの選択された部位に挿入されるcDNA断片のヌクレ オチド分子には、所望のポリペプチドをコードする実際の遺伝子の一部ではない ポリペプチドが含まれるか、又は所望のタンパク質の完全な遺伝子の断片だけが 含まれているということは理解すべきである。最終的にどのようなりNA分子が 挿入されても、形質転換された宿主が、担体タンパク質の、ソマトメジン調節生 物活性を有し、ソマトメジン様ポリペプチドに結合しうるポリペプチドを産生ず るか、又はDNA分子自体が、かような生物活性と結合活性を有するポリペプチ ドを産生ずるのに有用なりNA分子を含有するクローンを選択する雑種形成プロ ーブとしそ有用であることだけが要求される。
異種の遺伝子を含有するクローン化ビヒクル若しくは発現ベクターは、宿主が担 体タンパク質様ポリペプチドを発現できるように宿主を形質転換するのに用いら れる。適切な宿主の選択も、当該技術分野で知られている多くの因子で制御され ている。これらの因子には、例えば選択されたベクターとの適合性、ハイブリッ ドプラスミドがコードするタンパク質の毒性、所望のタンパク質回収の容易さ、 発現特性、安全性及び経費が含まれる。すべての宿主が特定の組換えDNA分子 のクローン化若しくは発現に等しく有効なわけではないということを理解した上 で、上記因子の釣合いをとらねばならない。
この合成法で、好ましい初期のクローン化ビヒクルはλgtMafliati! l、 T、等、Mo1ecular C1onin :^LaboratorM anual (Cold Spring Harbor Laboratory 、 Co1d Spring Har−bor、 NY 、 1982年、及び Davis、 L、G、等、“Ba5ic Methods inMolecu lar Biology” (Blsevier New York 、 NY 、 1986年(Promega)を連結した。
アニーリングした後得られるハイブリッドDNAは、勿論、異なる組換えDNA 分子と、DNA分子が挿入されていないいくつかのクローン化ビヒクルの大きな 混合物である。しかし各組換えDNA分子は一〇coR1部位にcDNAセグメ ントを含有している。かようなcDNAセグメントは各々、ひとつの遺伝子又は その断片を含有している。cDNA断片のごく少数だけが担体タンパク質又はそ の一部をコードしている。その大部分は他のタンパク質の1つ若しくはその一部 をコードし、そのmRNAはこの発明の方法で用いられるポリA“RNAの一部 であったものである。また、先に作製したライブラリーのクローンはいずれも担 体タンパク質様ポリペプチドを発現できないこともありうるということを理解す べきである。あるいはそれらはかようなりローンをスクリーニングし同定するの にだけ有用である。
cDNA挿入断片を有する、得られたλDNAベクターを、λフアージ詰込みキ ット(Stratagene)を用いてλファージに詰込させ、濃厚培地プレー ト(例えばLB)にプレートした。ファージプラークが目視できるまで、プレー トを37℃でインキュベートした。
そのファージプラーク(クローン)は、肝臓から得たポリA”RNAの混合物の 種々の大きさの完全もしくは部分的なコピーを示す各種の組換えDNA分子を含 有している。これらのプラークの大部分は、各々、単一の組換えDNA分子を含 有している。しかし、これらの組換えDNA分子のご(少数だけが担体タンパク 質に関連している。したがってこのクローンはスクリーニングして、担体タンパ ク質に関連するクローンを他のクローンから選択しなければならない。
担体タンパク質cDNAを含有するクローンをスクリーニングするいくつかの方 法がある。これらの方法には、l?NA選択雑種形成法、ディファレンシャル雑 種形成法、合成プローブによる雑種形成法、又は所望のタンパク質を産生ずるク ローンを、免疫学的若しくは生物学的検定法でスクリーニングする方法が含まれ る。本願発明の発明者等は、合成プローブによる雑種形成法が、最も便利で、初 代クローンのスクリーニングには有望な方法なので、これを選んだ。
組換えDNA分子と、この分子で形質転換された細菌培養物とは、プローブによ る雑種形成法で同定されるが、完全な担体タンパク質cDNA分子を含有してい るとか、又はそのDNA分子が実際に担体タンパク質をコードするか若しくはク ローンが担体タンパク質様ポリペプチドを発現できるようにするという保証はな い。しかし組換えDNA分子は、担体タンパク質サブユニットのmRNAのコー ディング分子に対して相補的な広範囲のヌクレオチド分子を含有することは確か である。それ故に、組換えDNA分子は、他の組換えDNA分子とこれで形質転 換れたクローンを迅速にスクリーニングして、標準の若しくは完全な担体タンパ ク質サブユニットヌクレオチドのコーディング分子を含有する別のセットのクロ ーンを同定するプローブの起源として少なくとも使うことができる。これらのク ローンは、次に、担体タンパク質の生物活性と結合活性を示すポリペプチドの可 能性のある発現について直接分析される。一層重要なのは、これらハイブリッド プラスミドの挿入DNA断片のヌクレオチド分子とそのアミノ酸翻訳生成物は通 常の手段を用いて測定することができ、そのDNA分子は、適切な発現ベクター を構築するのに使用され、そのベクターによって、このベクターで形質転換され た適切な宿主内で担体タンパク質様ポリペプチドが合成できるということである 。
オリゴヌクレオチドプローブの雑種形成ファージcDNAライブラリーを工ニ・ ユニと混合し、LB (濃厚培地)プレートにプレートした。このプレートを、 ファージのプラークが目視可能になるまで37℃でインキュベートした。各プラ ークは、cDNA挿入断片を含有する独得のλgtlOファージのクローンを示 す。約50万〜100万のファージプラークが実験毎に分析された。
標準の方法(DavisとManiatis)を用いて、これらプラークのファ ージDNAをプレートからニトロセルロースフィルター(細孔直径が0.45H o 、 5chleicher and 5chuel1社又はMi11ipo re社)に移して、分析を行った。したがってフィルターのDNAパターンはプ レートのプラークのパターンのレプリカであった。ファージDNA内に含有され ている挿入断片をプローブと雑種形成させて同定した後、フィルターは、プレー トと単離されたファージを対応させることができる。
オリゴヌクレオチドプローブ、48の塩基で構成された48mar(図28に示 す)を、ランダムに初回抗原刺激を受けたヒト肝臓cDNAライブラリーH14 をスクリーニングするのに使用した。
そのプローブは、担体タンパク質サブユニット5−15のアミノ酸Afa(29 )からLeu(44)までをフードするヌクレオチドにまたがっている分子に相 当するものであった。この単一のオリゴヌクレオチドは、ヒトコドンに対するバ イアスが最大になるように設計した。
雑種形成の条件は、前記48塩基のプローブ(48mar)を、胎盤由来のヒト ゲノムDNAのサザーンプロットと、各種の緊縮皮下でアミノ酸Gf y(1) からTyr(57)まで(図2bニ示す)をコードする181bpの合成りNA のサザーンプロットとに結合させることによって決定した。雑種形成のための最 終の条件は、最小のバックグランドで遺伝子の同定を行える条件であるが、40 %ホルムアミド、5 X5SP8 (0,9M塩化ナトリウム、50mMりん酸 ナトリウムpH7,4,5mM BDTA)、42℃であった。
ランダムに初回抗原刺激をうけた旧4ヒト肝臓cDNAライブラリー由来の7フ ージブラークのレプリカをもっているニトロセルロースフィルターを、上記雑種 形成条件を用いて”Pの標識を付けた48marと雑種を形成させた。雑種形成 は通常−夜実施し、フィルターはオートラジオグラフィにかける前に、0,1  xSSC(15mM塩化ナトリウム、1.5mMクエン酸ナトリウムpH7,0 ) 、0.1%SDS中、45〜50℃で数回すすいだ。
48marと強く雑種形成したDNAをオートラジオグラフィで同定し、対応す るファージプラークを単離した。ファージのもとのブレーティングは高密度で行 ったから、ブレーティングとスクリーニングの第二の段階は単一のプラークを単 離することが要求された。またスクリーニングのこの第2段階で、最初に単離さ れたファージプラークが実際に48marと雑種を形成することが確認された。
シングルプラークをプレートから取出し、7.−ジをファージ緩衝液(100m M NaCf、10mMMg5O,,50mMトリス、pH7,5、0,01% ゼラチン)に溶離させた。細菌を遠心分離法で除いた後、これらのファージの貯 蔵品は4℃に保持した。ファージDNAを精製し特性を決定したc 工s 、標 準の方法(M、tlfManiatisの方法)にしたがって挿入断片(大きさ )を測定するためBcoRIのような制限エンドヌクレアーゼで制限した〕。挿 入断片は、標準法を用い、pBR322若しくはpGBMのようなより小さなプ ラスミドに、−も曵[?[部位で、しばしばサブクローン化した。
陽性プラークの数を同定した(48/スクリーニングされた600、000のプ ラーク)。これらのうち9個をさらに分析するために選択した。これらのクロー ンのうち2個(cLcP O,70とcLCP O,77と命名する)は、大き さが約700〜800bpで48e「のプローブで最も強い結合性を示したが、 配列決定を行う前に、より小さな断片に切断した。
48marと雑種形成する断片は初期の配列決定候補であるが、以下のようにし て同定した。cDNA挿入断片LCP O,70とLCP 0177を制限エン ドヌクレアーゼHaeII[で切断した。これらの断片を、アガロースゲル電気 泳動法で分離し、ニトロセルロース膜に移転させ、12p標識48+nerプロ ーブでプローブした。
Haell[断片をプローブしたとき、1つの断片だけが48marと結合した 。この90bpの断片はクローンLCP O,70とLCP O,77の両方に 存在していた。この断片を単離して、Sanger、 P、等Proc、 Na tl、 Acad、 Sci、、74巻、5463頁、1977年の方法にした がって配列を決定した。LCP O,70とLCP O,77の両方の90bp 断片のDNA分子は、次に示す、担体タンパク質サブユニット5−15、即ちG l n(23)からGf! u(50)までまたがるアミノ酸配列に正確に一致 した。上の列は担体タンパク質サブユニット5−15の最初の57のアミノ酸を 示し、下の列は84bpのHae m断片の翻訳を示す。1つのノンマツチ(n on−match)は、45位のアミノ酸が同定されていなかったためである。
DNA分子分析の結果それはトレオニン(T)と同定した。
GASSAG LGPVVRCEPCDARA LA QCAPPPA V C A EL VREP GCGCCLXeAL 5EGQPXf I Y QCAPPPAVCAELVREPGCGCCLTCALSBこれらのクローン はcLCP O,70及びcLCP O,77と命名され:その組換えDNA分 子はλgtlO: LCP O,70及びλgtlO: LCPO077と命名 され、そのDNA挿入断片はLCP O,70及びLOP O,77と命名され た。この命名法は、そのクローンと組換えDNA分子が、肝臓cDNAから単離 された、担体タンパク質に関連するcDNAを含有するファージλgtlOで構 成されていることを示す。
挿入断片LCP O,70とLCPo、77は大きさと制限部位が類似している ことが分かった。挿入断片LCP0.70とLCPo、77は夫々的700bp と770bpである。LCP O,70とLOP 0.77の制限地図を図3a に示す。LOP 0.70としCPo、77挿入断片のIINA配列は、−重鎖 と二重鎖のジデオキシ配列決定法(Sanger F、等、Proc。
Natl、 Acad、 Set、 USA、 74巻、5463頁、1977 年)で得たが、図4に示す配列に含まれており、夫々スクレオチド1−699と 7−769である。アミノ末端に加えて、トリプシン断片TI’とTIOがこれ らクローンのDNA分子と一致した。LCP O,70とLCP O,77は、 夫々17.558と20.320ダルトルのタンパク質をコードするのに充分に 大きなものである。したがって、全5−15分子をコードするのに必要な情報は これらの挿入断片に含まれている。
しCPo、70とLCP 0.77とにクロス雑種形成させることによる、担体 タンパク質をコードするDNA配列を含有するクローンの同定 上記のようにして単離したクローンcLcP O,70とcLCP O,77の 組換えDNA分子とDNA挿入断片を、cDNAで先に調製したりローンのライ ブラリーを、ファージプラークと雑種形成させることによってスクリーニングす るのに使用した。この方法によれば、LCP 0.70で作った放射性プローブ を、ニトロセルロースフィルターに固定した組換えファージのDNAと雑種形成 させることによって、関連クローンを迅速に同定することができる。
LBプレートから移したファージプラークに相当するファージDNAを含有する ニトロセルロースフィルターを次のようにして調製した。
700bpのLCP O,70又は770bpのLCP O,77の一シ辺R1 制限断片を、ヒト肝臓のランダムに初回抗原刺激を受けたcDNAライブラリー H14、ヒト肝臓のオリゴdTで初回抗原刺激を受けたcDNAライブラリーH IO/Hi4及びヒト胎児繊維芽細胞オリゴdTで初回抗原刺激を受けたcDN AライブラリーW138をスクリーニングするのに使用した。またこれらのプロ ーブは、担体タンパク質をコードする他の組織白米のRNAを用いて構築された 他のcDNAライブラリーをスクリーニングするのにも使用できた。
さらにこれらのプローブはゲノムライブラリーをスクリーニングするのに使用で きた。
そのプローブ断片(LCP O,70若しくはLCP O,77)を、組換えD NA分子のEcoRI消化生成物を約1%のアガロースゲル中で電気泳動を行い (挿入断片をクローン化ビヒクルから分離するため)、次いでDB81ペーパー に電気溶離させて精製した。
次に特異的な断片を濃縮し、 “ニックトランスレーション法“の標準法で、” Pの標識をつけた。
上記プローブと、cDNAクローンを含有するニトロセルロースフィルターとの 雑種形成は、特に以下のようにして行った。
オリゴdtで初回抗原刺激を受けたヒト肝臓cDNAライブラリーHIO/81 4由来の約500.000のクローンと、オリゴdTで初回抗原刺激を受けたヒ ト胎児繊維細胞cDNAライブラリーW138由来の約soo、 oooのクロ ーンをスクリーニングした。
W138繊維芽細胞ライブラリー中の陽性シグナルの頻度は約0.1%であった 。一方肝臓ライブラリー内の頻度は0.01〜0、02%にすぎなかった。陽性 クローンを、プラークで精製し、制限地図を作製し配列分析を行って担体タンパ ク質cDNAを含有する他のクローンを同定することによって特性を決定した。
クローンは、−重鎖及び二重鎖の配列決定法(Sanger)を用いて配列を決 定した。
2、3kbの挿入断片(cLCP 2.3)を含有するクローンを、全長の担体 タンパク質様のもののコーディング配列を含有する、ヒト肝臓のオリゴdTで初 回抗原刺激を受けたcDNAライブラリーHIO/H14から単離した。夫々1 .8kbの挿入断片(cFcP 1.8)と2−5kbの挿入断片(cFCP  2.5)を含有するクローンを、W2B5の繊維芽細胞オリゴdTで初回抗原刺 激を受けたcDNAライブラリーから単離した。これらクローンのDNA配列分 析結果(4図)は、両者とも全担体タンパク質様ポリペプチドコーディング配列 を含有していることを示した。コードされたタンパク質は、27番アミノ酸(8 1番のヌクレオチド)リーダー+264番アミノ酸(792番ヌクレオチド)成 熟コーディング領域で構成されている。肝臓と繊維芽細胞のクローンは、共にコ ーディング領域中に、特に同じヌクレオチド配列を示している。
肝臓クローンのうちの1つは、5位のアミノ酸のALAの代わりにGLYをコー ドしている(但し1位は成熟タンパク質の最初のアミノ酸である)。この多菫性 は、Cohn画分tV−tから精製された担体タンパク質サブユニットに観察さ れたものに一致する。
LOP 0.70若しくはLCPo、77をプローブとして用いる、W138ヒ ト胎児繊維芽細胞RNA 、ヒト肝臓RNA HIO/H14、ヒト胎盤RNA 及びマカック属サルの肝臓RNAをノザーン分析した結果、担体タンパク質mR NAは大きさが約2.000〜2.500塩基であることが分かった。したがっ て、2.2〜2.4kbのクローンは、恐ら(これらRNAに相当する全長のc DNAを示すものであろう。
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅法(Saiki R,に、等、5cien ce 。
239@、483〜491頁、1988年)によって、ヒト肝臓cDNAライブ ラリーとクローンcLCP 2.3を分析した結果は、cLCP 2.3が3′ の非翻訳領域中に約200bpの小さな欠落があることを示唆している。実際に 、細菌、2.5kb挿入断片(cLcP 2.5)を含有するクローンが肝臓c DNAライブラリーから単離された。
この挿入断片(LCP 2.5)は、1063の主■部位と1270の」1部位 との間の200bpの“挿入”を除いてしCP2.3と同じである(図3b)。
LCP2.5はFeF2.5と明らかに類似している。
上記のような、クローンLCP O,70とLCP O,77のDNA挿入断片 を用いて行うクローンスクリーニング法は、組換えDNA法、合成法、天然起源 若しくはその組合わせから生成するDNA分子を含有するその外のクローン、及 び単−若しくは多重の、塩基置換、挿入、逆位、若しくは欠落を含む突然変異に よる上記DNA分子のいずれかに関連するDNA分子を含有するクローンに、等 しくうま(利用できることは勿論明らかなことである。それ故に、かようなりN A分子とその同定法もこの発明に含まれる。また、上記のDNA分子ではスクリ ーニングされなかったが、そのヌクレオチドの配列の結果から、上記DNA分子 によってコードされるポリペプチドをコードするDNA分子もこの発明に含まれ ると理解されるべきである。
その上に、ヒト担体タンパク質様ポリペプチドをコードするDNA分子と、非ヒ ト起源由来の担体タンパク質をコードするDNA分子との間に相同性が予想され るので、この発明のDNA分子は、これらの非ヒト担体タンパク質をコードする DNAの選別と、治療組成物と治療法に用いるこれら非ヒト担体タンパク質のク ローン化と発現に有用である。結局、この発明のDNA分子、又はそれから調製 若しくは誘導したオリゴヌクレオチドは、担体タンパク質若しくは担体タンパク 質サブユニットではない担体タンパク質様ポリペプチドをコードする他のDNA 分子を選別するのに利用できる。これらの分子とポリペプチドもこの発明の一部 である。
担体タンパク質の活性を示すポリペプチドの発現担体タンパク質様ポリペプチド をコードするDNA分子を発現させることによるポリペプチドの製造は、イー・ コリと哺乳類の細胞で行った。
遺伝子のシグナル配列がプレプロインシュリンに対するそれによって置換されて いる担体タンパク質遺伝子の全コーディング領域を含有するDNA断片を、発現 ベクターpKK233−2(ファーマシア社)に連結した。このベクターは、− 35歴シグナルが1ac−10領域から17塩基の距離(共通距離)のところに 位置する1−z ac融合プロモーターをもっている。
facオペレーター配列が存在すると、IPTG (イソプロピル−β−D−チ オガラクトピラノシド)を培地に添加することによって、このプロモーターから の発現が誘発される。その上に、このベクターはl acZリポソーム結合部位 を含有している。
担体タンパク質遺伝子のttSコーディング配列に融合されたプレプロインシュ リンシグナル配列を含有する挿入断片(1)DJ421.9)は、以下の方法( 図5に示す)で作ることができる。その開始ATGがNco I制限部位内に含 有されているプレプロインシュリンシグナル配列を合成した。そのシグナル配列 に、Sac 1部位を通じて、成熟担体タンパク質の最初の4つのアミノ酸をコ ードするヌクレオチドGGCGCGAGCTCGが続いている。したがって図5 に示すNcol / Sac[断片を生成させることができた。この断片を、ま た図5に示す、担体タンパク質のコーディング配列の残りの部分を含有するSa c! /Xhol断片に連結した。Xho1部位は、翻訳終止部位をこえて85 bpのところに位置しているが、標準の方法を用いて、旧ndI[リンカ−を付 加することによって、Hindl[部位に予め変換し、てあった。プレプロイン シュリンシグナル配列と担体タンパク質コーディング領域とをもっている、得ら れた一Neo [/肛皿旦断片をpKK233−2の」臼1部位とHindll [部位に挿入した。[PTGで誘発された、イー・コリ中のこの構造の発現によ って、25.000〜30.000ダルトンのタンパク質が得られ、抗拒体タン パク質抗体に結合するその性能によって同定された。
発現は1S−システィンの存在下で行った。JPTGで誘発して2時間後に、細 胞抽出物(細胞質と細胞周辺腔)を抗拒体タンパク質抗体で免疫沈澱させて、5 DS−PAGEに付した。担体タンパク質の、IPIGによって誘発される性能 が照明された。というのは、[PTGによる誘発なしで増殖された、上記の構造 を有する細胞は、はんのごくわずかな量の25.000〜30.000ダルトン のタンパク質しか発現しなかったからである。pKK233−2だけを試験した 対照の試料は、上記の大きさの範囲のタンパク質を全く示さなかった。
部分担体タンパク質様配列の、CO3細胞内での発現pDJ4209とpDJ4 211由来の挿入断片(図6に示す)を、哺乳類発現ベクターpsvt、若しく はpDJ4210 (ファマシア社)のユニークXba 1部位に連結した。p SVLはSV40の後期プロモーター、イントロン及びポリアデニル化部位をも っている。またpsVLハ、SV40 トpBR322(7)複Il!開始点も もッテイル。I]DJ4210はpSVLと似ているが、xBR322の代わり にpUcl、9の複数開始点をもっている。
これらの挿入断片は各々、部分担体タンパク質遺伝子、具体的にいえば、成熟配 列の最初の120のコドンと、これに続いて、読取り枠を終結する合成配列(5 ’−CTCTAGAG・・3′)とをもっている。各々以下のような異なる制御 領域をもっている。
pDJ4209は、BeoR1部位からストレッチしている全5′非翻訳領域( 114のヌクレオチド)をもっているが、予め漁1部に変換されである。またp DJ4209は担体タンパク質シグナル配列も含有している。psVLに含有さ れているpDJ4209 XbaI断片はpDJ4207と呼称する。
pDJ4211は、44のヌクレオチドの5′非翻訳領域と担体タンパク質シグ ナル配列を含有している。pDJ4210に含有されているpDJ4211 X 厘I断片は、pDJ4212と呼ばれ、図7に示しである。
部分担体タンパク質遺伝子を含有するベクターを、CO8細胞(欠陥SV40で 形質転換されたサル細胞)に移入させ、一過性の発現を測定した。細胞はDME M−F12中で増殖させた。タンパク質にgas−システィンで標識をつけた。
培地を集め、抗拒体タンパク質抗体で免疫沈澱させ、5O3−PAGEに付した 。
pDJ4212とpDJ4207を用いる発現の試験によって、約14.000 ダルトンと約16.000ダルトンの2つのタンパク質を得た。これらのタンパ ク質の発現はpDJ4207よりもpDJ42i2の方が大きかった。
全長の担体タンパク質様配列のCHO細胞における発現全担体タンパク質遺伝子 +5′と3′の非翻訳領域(夫々114と700のヌクレオチド)を含有するL CP 2.3の1.66kb[EcoRI/ HindI[[断片を、β−アク チンプロモーター(スタンホード大学の認可を受けた)と、哺乳類細胞中での発 現に必要な他の機能とをもっている哺乳類発現ベクターpKG3226に挿入し た。得られたベクターをpKG4403と呼称し図8に示す。
pKG4403を用いてCHO(チャイニーズハムスター卵巣)細胞を形質転換 し、安定して形質転換された細胞系を薬剤選択法によって得た。形質転換された CHOのプール由来の血清のないよう調整された培地を、″S−標識生成物の免 疫沈澱法と、SM−Cウェスタン法での”’r−3M−Cに結合する性能とによ って、担体タンパク質様ポリペプチドの発現について分析した。免疫沈澱によっ て検出するために、細胞を、10%のウシ胎児血清で補充したDMBM−F12 中で80%の集密度まで増殖させ、血清なしの培地に移し、1時間システィンを 供給せず、続いて一夜、″S−システィンで標識を付けた。その培地を、抗拒体 タンパク質サブユニット抗体で免疫沈澱させ、得られたタンパク質を、還元条件 下、5DS−PAGEで分析した。37.000と39.000ダルトンの担体 タンパク質様ポリペプチドが特異的に同定された。SM−C結合製を検出するた め、*清なしに調整された培地(標識がついていない)を、形質転換プールを接 種して48時間後に集め、非還元条件下で5DS−PAGEに付した。そのタン パク質をそのゲルからニトロセルロースフィルターに移し、”J−3M−Cでプ ローブした。43.000ダルトンを45.000ダルトンの2つの新規の担体 タンパク質様ポリペプチドが観察された。C)10細胞に内在する28.000 ダルトンのタンパク質は、形質転換されていない対照CHOブールのみならず形 質転換されたプールにも検出された。大きさの差異(37,000と39.00 0対43、000と45.000)は、恐らく、5O8−PAGEが還元条件下 かまたは非還元条件下で行ったことが原因であろう。
LCP2.3のこの遺伝子は、単−若しくは多重の、塩基置換、欠落、挿入若し くは逆位を含む突然変異のような遺伝子の修飾が、遺伝子にまだ起こっていない か、又は遺伝子の特性若しくはその遺伝子から発現されるポリペプチドの特性を 修飾するのに続いて採用されないという可能性がある。またこの遺伝子は、図4 に示すものに比べて生理的に類似しているが構造がわずかに異なる遺伝子若しく はポリペプチドをもたらすことになる多重性を排除しない。
勿論、通常の方法でポリA”RNA由来のクローン化されたcDNAが5′−末 端ヌクレオチドを欠き、人工的な分子さえ含有していることは理解されるべきで ある。
図4に示すポリペプチドの構造は、勿論、1傅酵素との相互反応によって起こる ポリペプチドの修飾はいずれも、例えばグリコジル化を考慮していない。それ故 に、図4に示すアミノ酸分子は、生体内に産生される担体タンパク質と同一でな いことは理解されなければならない。
担体タンパク質活性をコードする染色体遺伝子が細菌宿主内では発現できないの は、これらの介在分子がかような宿主によって適正に処理されないからであると はいえ、染色体遺伝子は、恐らく、真核宿主中に担体タンパク質様ポリペプチド を産生ずる場合に非常に重要であろう。なおこの真核宿主のなかでは、ヒトの、 非コーディング領域、イントロン及びコーディング領域が、高レベルで発現させ て、生成物を適正に処理して生物学的に活性の担体タンパク質様ポリペプチドに するのに重要である。
タンパク質の産生レベルは3つの主要因そで支配される。
即ち、細胞内のその遺伝のコピーの数、これら遺伝のコピーが転クシされる効率 、及びそれらが翻訳される効率である。、転S ’: 悶a−1(両者で発現を 構成している)の効率は、さらに、所9ヴの5〜ディング分〕゛・の訂記通常位 置するヌクレぢヂド分子・6:依存している。::、!Nらのアク1.7・オ丁 −ド分子、即ち発現制御分子は、RNA :fεす/ラーゼが相互に作用して転 写を開始(2゜(″ハJモ・−クー分子−)、リボソー・ノ5、が+nRNA  (転写反応の生成物)と結合し相−9−に作用1.て翻訳を開始する位置を決定 −ダる。。
か、3、′j・なジ)現j14御40でかすべで、等し、5い効率で機能ず、s  tl=Fではろl、l、、i、 !7たI゛パーて、灰中のタンパク質の特異 的なコーフ゛イ゛・グ分子−を、その隣jQヌ;↑レオチド分子から5)離1、 代わりj、゛、そのツー4インフ分:i′−を・他の公知の発現、制置分子に融 合・ト已で、)へ12ヘルの発現を促進す15ことが有利であS11、。
れか達6:されたならば、新しく設”J[・1¥れたI′lNA i、; 、細 胞内の遺伝子コピーの数を増大してさらに発現タンパク質の収量を改善するため に、高いコピー数のプラスミド又はバクテリオファージ誘導体に挿入できる。
い(つもの発現制御分子が上記のように採用される。これリポソーム相互作用分 子(シャイン・ダルガルノ分子のような分子を含む)、イー・コリのトリプトフ ァンシンテターゼ系(“trp系”)の対応する分子、ファージλの主要なオペ レーターとプロモーターの領域(OcP+、と0 * P a ) 、T7RN Aポリメラーゼにしか認識されないバクテリオファージエフプロモーター、繊維 状−重鎖DNAファージの制御領域、SV40の初期と後期のブロモ−クー、ア クチンプロモーター、レトロウィルスの長い末端繰返し部に位置するプロモータ ー、又は真咳細胞若しくは原核細胞及びそれらのウィルス又はその組合せの遺伝 子の発現を制御するその外の分子が含まれる。それ故U−5遮切な宿主内での特 定のポリペプチドの産生を改善す、Sためδこ、そのポリペプチドをコー ドす る遺伝子を、従来ど46す6:AtJ製しで、その前者の発現制御分子の近くで 、又は仙記、の改善された発現制御分i′−の1つの制御下で、組換えDNA分 子に挿入される。このような方法は当該技術分野で公知である。。
翻訳の効率を改善するその外の方法には、開始コドンの前に、、4e?的若しく は酵濃C作らオ]たオリゴヌクレオチドを挿入する方法がある。、″パの方法に j、。って、−M適切な−・−次機迫1ヒ二次構造の伝令RNA尽−得る、二と ができる。さらに具体的U4べろと、分子は、AtJ(:開始コニ滲、が、へ丁 ビンの頂部若し5くは41%の一重鎖蒙域の容易に接近できる位#(即ち一次構 造でマスクさ第1ていない位K)に生成Vるように設計rる1丁とができる。ま た前記のシャイン・ダルガルノセグヌントの位置とで、)了も同様に最適化する ことができる。伝令i?N A、の−膜構造(折たたみ構造)の重要性が証明さ れでいる。
所望の生成物の細胞収率のさらなる増大は、細胞内で利用できる遺伝r−の数を 増やすことにより7″きまる。これば、担体タンバケ質様遺伝Tの挿入によって (その転写と翻訳の制御要素のあるなしにかかわらず)、高コピー数プラスミド 又は温度でコピー数が制御されるプラスミド(即ぢ、プラスミドのコピー数が温 度を上昇させると増大するような突然変異部分を有するプラスミド)内で達成す ることができる。
あるいは、遺伝子量の増大は、例えば、さきに記載された方法で設計された絹、 換えDNAを等厚性バクテリオファージに挿入して(最も簡単にはそのプラスミ ドを制限酵素で消化して行う)、1つの線状分子を作ることによって達成され、 次いでこの線状分子は制限ファージλクロニングビヒクルと混合され、DNA  リガーゼとともにインキュベートすることによってその組換えDNA分子が産生 される。次に所望の組換えファージが従来どおりに選択され、宿主菌株のイー・ コリを溶原化するのに利用される。
それ故、この発明の挿入DNAは、さきに述べたような他の発現ベクター、及び 先に述べたような各種の宿主に用いられるこれらのベクターに挿入されて、担体 タンパク質サブユニットをコードする遺伝子の発現が改善されることは理解され るべきである。
またこの発明によって製造される担体タンパク質様ポリペプチドの生物活性は、 この発明のIINA分子を使って、哺乳石細胞系を形質転換しその系で遺伝子を 発現させることによフて改善することができる。このような哺乳系は公知であ/ :11゜かような系の1つは、0皿 (チャイニーズハムスター卵巣)(口1( pn)細胞系であり、この系では遺伝子の発現はノトトレギセー) (MTX) i:よ〕で増やされる。これらの発現系はグリコ〉゛す・化5ケンバグ質を産生 ずることができる。かような細胞は、担体タンパク質様遺伝子のコピー数を大き く増大するよう誘導することができる。
また担体タンパク質様ポリペプチドは、融合タンパク質の形態(例えば分泌を指 向する真核若しくは原核のN末端セグメントに連結された形!り、プロ担体タン パク質様ポリペプチドの形態帽巳厘、分泌時に切断できる担体タンパク質シグナ ル分子のすべて若しくは一部で出発する形I!り、又は成熟担体タンパク質様ポ リペプチドとして(発現と分泌中の初期のメチオニンを含む外来性アミノ酸の分 解によって)、又はf −me を担体タンパク質様ポリペプチドの形態が製造 できることは理解されるべきである。この発明の特に有用な1つのポリペプチド は、容易に分解されるアミノ酸、又はアミノ末端に接続される一連のアミノ酸を 有する成熟担体様ポリペプチドである。このような構造によって、そのタンパク 質は適切な宿主中で合成することができ(その宿主には成熟担体タンパク質サブ ユニットには存在しない開始シグナルが必要であるカリ、次いで余分のアミノ酸 が切断されて成熟担体タンパク質サブユニットが産生される。
担体タンパク質サブユニット又は担体タンパク質様ポリペプチドを、治療様に、 ソマトメジン様分子と組合わせて使用しなければならない場合、2つの分子を、 同じ細胞内、好ましくは哺乳類細胞内に共産生(co−produce)させて もよい。両方の遺伝子を含有するベクターで共形質転換(cotransfor m)してもよく、両方のタンパク質を発現する安定な細胞系を選択してもよい。
したがって、担体タンパク質様ポリペプチドとソマトメジン様ポリペプチドの両 者を含有する複合体を産生ずるには、唯一の発酵・精製方式が必要である。
これらの異なる形態のポリペプチドの収率は、上記のいずれかの方法若しくはそ の組合わせによって改善することができる。この発明のDNA分子に用いられる コドンのいくつか若しくはすべでの異なるコドンは置換することができる。これ らの置換されたコドンは、置換されたコドンがコードするアミノ酸と同一のアミ ノ酸をコードするが、ポリペプチドが一層高い収率で得られる。あるいは、1つ のコドン又はコドンの組合わせを置換して、アミノ酸を置換するか、又は担体タ ンパク質様ポリペプチドを長くするか若しくは短くすることによって、ポリペプ チドの特性を有用な状態に変化させることができる(例えは安定性が増大し、溶 解性が増大し、治療活性が増大する)。
結局、この発明の組換えDNA分子で産生されるポリペプチドの活性は、この発 明の範囲を逸脱することなく、公知の手段によって、この発明のDNA分子又は ポリペプチドを断片化するか、収縮するか、又は誘導体化することによって改善 することができる。
この発明の発明者等は、この発明のいくつかの実施態様を記載したが、これらの 実施態様を変更して、この発明の方法と組成物を利用する他の実施態様を提供す ることができることは明らかである。この発明の範囲は実例として提供した特定 の実施態様ではな(て以下の特許請求の範囲によって定義される。
GLN−PRO−+ 1−GLT−ILE−TTRL皿 25 GLY−GLN−PRO−SER−PRO−ALA−Gut−ALA(R G−PRO−LEtl−GLN−^LA−LEυ−LEυ−LEtl −GLN 父 FIQ、ユ ん FILZb。
FIG、、4゜ (l OF 3) あ 2!5 vun FIG、J。
LCP (170 FIG、J。
FIL7゜ 国際調査報告 [Gi !−(PC)RM PCT/I!SA/210)Internat+o nal^ppl+caL+onNo、PC丁/US89I05791CoMln u#d oII ^TTAC14NεNT A ロナ Part ν1.. ! econm Paqe。
Int*rnat+oI′1alApplicationNo、PCT/usl l!105791

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.担体タンパク質様ポリペプチドをコードする遺伝子を含有するDNA分子。
  2. 2.遺伝子がイントロンを含有していない請求項1記載のDNA分子。
  3. 3.DNA分子が、ヒトゲノムによってコードされる他のポリペプチドをコード する遺伝子を特に含有していない請求項1記載のDNA分子。
  4. 4.グリコシル化反応で得られる形態で測定した場合に、約40,000〜50 ,000ダルトン以下の分子量を有するポリペプチドを、遺伝子がコードする請 求項1記載のDNA分子。
  5. 5.担体タンパク質を産生する細胞又はは組織に見出されるmRNAからcDN A分子を製造し、どのcDNA分子が、図4のDNA配列に基づいた1つ以上の 標識付きポリヌクレオチドプローブと雑種を形成するかを決定し、雑種を形成し たcDNA分子を分析し、次いで担体タンパク質様ポリペプチドをコードする遺 伝子を有するDNA分子を得ることからなるDNA分子の製造方法。
  6. 6.請求項5の方法で得ることができるDNA分子と、請求項5の方法で得るこ とができるDNA分子でコードされている担体タンパク質様ポリペプチドをコー ドするDNA分子。
  7. 7.DNA分子LCP0.70、LCP0.77、LCP2.3、LCP2.5 、FCP1.8及びFCP2.5;DNA分子LCP0.70、LCP0.77 、LCP2.3、LCP2.5、FCP1.8及びFCP2.5のいずれか1つ と雑種を形成し、かつ担体タンパク質様ポリペプチドをコードするDNA分子; 及び前記DNA分子のいずれか1つによってコードされるポリペプチドをコード するDNA分子からなる群から選択されるDNA分子。
  8. 8.図4の−1〜290のアミノ酸の配列を有するポリペプチドをコードする遺 伝子を含有するDNA分子。
  9. 9.図4の27〜290のアミノ酸の配列を有するポリペプチドをコードする遺 伝子を含有するDNA分子。
  10. 10.図4の27〜290のアミノ酸の配列を有し、かつアミノ酸27より先行 するメチオニン残基を有するポリペプチドをコードする遺伝子を含有するDNA 分子。
  11. 11.発現制御配列に操作して連結された請求項1〜4と6〜10のいずれか1 つに記載のDNA分子を含有する組換えDNA分子。
  12. 12.請求項11に記載の少なくとも1つの組換えDNA分子で形質転換された 宿主。
  13. 13.請求項12の宿主を培養して前記ポリペプチドを製造することからなる、 担体タンパク質様ポリペプチドの製造方法。
  14. 14.請求項11に記載の組換えDNA分子を含有するベクター。
  15. 15.請求項14の少なくとも1つのベクターで形質転換された宿主。
  16. 16.請求項14に記載のベクターで形質転換された宿主を培養して前記ポリペ プチドを製造することからなる、担体タンパク質様ポリペプチドの製造方法。
  17. 17.ソマトメジン様ポリペプチドと結合しうる担体タンパク質サブユニット以 外の特に純粋な担体タンパク質様ポリペプチド。
  18. 18.担体タンパク質の天然のグリコシル化を欠いている担体タンパク質様ポリ ペプチド。
  19. 19.ヒト血清中に天然に存在する物質を、特に含有していない請求項18記載 のポリペプチド。
  20. 20.図4のアミノ酸27〜290の配列を有する特に純粋なポリペプチド、か つアミノ酸27より先行するメチオニン残基を有する上記のポリペプチド。
  21. 21.1つ又はそれ以上のアミノ酸残基を、付加するか、欠失させるか又は置換 し、そのポリペプチドが担体タンパク質ポリペプチドを構成する請求項20記載 のポリペプチド。
  22. 22.図4の−2〜290のアミノ酸の配列を有するポリペプチドと、その配列 の一部を有し担体タンパク質様ポリペプチドを構成するポリペプチドとからなる 群から選択されるポリペプチド。
  23. 23.請求項17〜22のいずれか1つに記載のポリペプチドからなる群から選 択される少なくとも1つのポリペプチド若しくはその医薬として許容される塩及 び医薬として許容される担体の、先端巨大症におけるソマトメジン−Cの作用を 阻害し、糖尿病性網膜症の網膜血管と繊維状組織の増殖を阻害し、長身小児の成 長を阻害し、ケロイド■痕の増殖を阻害し、悪性眼球突出症の眼窩内の組織の増 殖を阻害し、又はヒト若しくは動物の創傷の治療を刺激するのに有効な量を含有 する治療用組成物。
  24. 24.請求項23の組成物の有効量を投与することからなる、ソマトメジン依存 性癌の増殖を阻害し、先端巨大症におけるソマトメジン−Cの作用を阻害し、糖 尿病性網膜症の網膜血管と繊維状組織の増殖を阻害し、長身小児の成長を阻害し 、ケロイド■痕の増殖を阻害し、悪性眼球突出症の眼窩内の組織の増殖を阻害し 、又はヒト若しくは動物の創傷の治癒を刺激する方法。
  25. 25.少なくとも1つのソマトメジン用ポリペプチドと実質的に複合している請 求項17〜22のいずれか1つに記載のポリペプチドからなる群から選択される 少なくとも1つのポリペプチドを含有する組成物。
  26. 26.請求項25の組成物の、ヒトの骨粗しよう症を治療し、青の増殖を刺激し 、動物の成長を刺激し、ヒトと動物の創傷の治療を刺激し、成長ホルモン欠損症 の患者の成長を刺激するのに有効な量を含有する治療用組成物。
  27. 27.請求項26の組成物の有効量を投与することからなる,ヒトの骨粗しよう 症を治療し、骨の増殖を刺激し、動物の成長を刺激し、ヒトと動物の創傷の治療 を刺激し、成長ホルモン欠損症の患者の成長を刺激する方法。
  28. 28.請求項17のポリペプチドに対するモノクローナル抗体とポリクローナル 抗体。
  29. 29.請求項17のポリペプチドと複合したソマトメジンを未結合のソマトメジ ンから分離することからなるヒト体液中の遊離ソマトメジンの濃度を測定する方 法。
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