JPH04506342A - 非グリコシル化ヒトインターロイキン―3類似蛋白質 - Google Patents
非グリコシル化ヒトインターロイキン―3類似蛋白質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】
非グリコジル化ヒトインターロイキン−3M似蛋白質光盟Φ背量
本発明は一般的にはリンホカインに関し、特に大腸菌で産生されるhulL−3
蛋白質と比較した場合有益な臨床的および毒性学的性質を示す選択され、切断さ
れた非グリコジル化インターロイキン−3(IL−3)II([、l蛋白質を含
む医薬組成物に関する。
造血細胞の分化および増殖はコロニー刺激因子(C3F)として集合的に知られ
ている分泌糖蛋白質によりf[?Bされている。マウスおよびヒトの糸において
は、正常骨髄からの顆粒球およびマクロファージ産生を促進し、また成熟し分化
した顆粒球およびマクロファージの活性を制限すると思われる顆粒球−マクロフ
ァージコロニー刺激因子(CM−C5F)もこれらの蛋白質に含まれる。別のC
3Fとしてはマクロファージの選択的増殖を誘発するマクロファージC3F (
M−C3FまたはC3F−1)および骨髄前駆体からの顆粒球前駆体の分化を誘
発する顆粒球C3F (G−C3F)が挙げられる。最初にマウスの系で後にヒ
ト細胞源から単離された別のC3FはI L−3またはマルチ−CSFと称され
ている。
マウスIL−3は始めはIh1e et al、、 J、[mmunol、 1
ユ」52184 (1981)によりT細胞付随酵素、20α−ヒドロキシステ
ロイドデヒドロゲナーゼの発現を誘導する因子として同定された。この因子は均
質に精製され初期造血およびリンパ前駆細胞の多数の亜類の増殖および分化を制
御することが示された。マウスI L−3に対応するcDNAクローンはFun
g et al、+Nature 307. ; 233(1984)、および
Yokota et al、、Proc、Natl、^cad、sci、、U
SΔ 旦ユニ1070 (1984)により最初に単離された。マウスI L−
3配列のテナガザルおよびヒトゲノムDNA相同体はYang et al、
Ce旦 4’7:3 (1986)により記載されている。 Yang et
al、により報告されたヒト配列は成熟蛋白質配列の8位にセリン残基を含んで
いた。この発見に続いて3つのグループがPro”hull−3cDNAの単離
を報告している、Dorssers et al、、Gene 55 : 11
5 (1987) ; 0tsuka et al、、J、Ismunol、
」−/[Aと1288 (1988) ;およびG11lis et at、、
Behr!nIn5t、門itt、 83 : l (1988)。
Pro”対立遺伝子の頻度を決定するための個体の調査がG11lis et
al、+ (前記文献〕により報告されている。この仕事においては8位の側の
DNA配列を増幅するためポリメラーゼ連鎖反応が使用された。 Ser”およ
びPro”形に相補的な放射性標識オリゴヌクレオチドプローブが13の遺伝的
に相関しない個体から単離された増殖DNAの証明に使用された。増殖されたD
NAはニトロセルロース上へ固定され高くしたストリンジエンシー条件下ハイプ
リダイゼーシ町ンにより分析された。結果は試験された13人の各々がhulL
3のPro”バージタンをコードしているDNAに対して陽性であったことを
示した。この座位でSet” huルー3に対しても陽性であったことは(すな
わち、ヘテロ接合体)、この試験集団中のヒトIL−3遺伝子の多量が中程度で
あることを示している。
色々な製造元で製造されたヒトI L−3蛋白質の前臨床および臨床研究は臨床
有用性および毒性においての驚くべき相違を示した0組換え体ヒトI L−3は
生体内での顆粒球形成、赤血球形成および最も重要な血小W薪生を刺激できる最
初のサイトカインであるようなので治療のfめのヒトIL−3の無毒で寛容でき
る形の開発が重要である。
重度のrlL−3毒性がVelent et al、により1989年6月14
−17日にドイツ共和国連邦のハノーバーで開かれた“造血、腫瘍学およびAl
[Sにおけるサイトカイン”に関する第1回国際シンポジウムで報告された。大
1IIrIiにより産生されたhulL−3(Ser”) ’II成物をアカゲ
ザル(u−10)に毎日3回異なった用量で(0,11,33および100 t
s/kg/日、S、C,)14日間投与し、続いて継続してCM−C3F投与(
14−28日、5尾/kg毎日3回)を実施することにより生体内評価を行った
。すべてのサルが好酸球および好塩基球の増加により14日目まで2−3倍白血
球(WBC)が増加する応答をrhulL−3に対し示した。WBCの細胞内に
ヒスタミン(IH)はIL−3処置後8−10日目まで連続的に増加しているの
が観察された。このrHの過剰は血しょうヒスタミン値の増加およびじんま疹様
発疹を伴い、皮膚生検標本で観察される真皮へのマスト細胞およびリンパ球の浸
潤を示している。このrhulL−3組成物の臨床副作用はこのサイトカインの
好塩基球/マス)II胞活性化およびヒスタミン産生効果によっている。
特表千4−506342 (2)
対照的に、本発明の蛋白質組成物はカニクイザルまたはヒト患者に投与された場
合、検出可能なしんま疹を示さず、真皮へのマスト細胞またはリンパ球の浸潤を
刺激しない、これらの毒性学的および臨床的研究の結果は実施例に報告されてい
る。
質転換された酵母宿主により発現された1つまたはそれ以上の精製組換え体ヒト
I L 3 ’(Pro” Asp” Asp”)類似体蛋白質を活性成分とし
て含む医薬組成物を提供し、前記蛋白質は
(a) Net’ rhuIL3 (Pro’ AsplSAsp”) ;、’
(b)丁hr’ rhuルー3 (Pro” Asp” Asp”) ;およ
び(C)、τhr’ rhulL−3(Pro” Asp” Asp”)から成
る群より選択される。そのような組成分は、霊長類に注入された場合、検出可能
なしんま疹または真皮へのマスト細胞およびリンパ球の浸潤を起こさない。
!五Ω脛裡庄脱朋
本発明のhuIL−3蛋白質組成物は天然の蛋白質とはN−末端がわずかに異な
っている選択され、切断されたh−ルー3葭似蛋白質を含んでいる。そのような
切断された蛋白質は、多分酵母発現宿主による蛋白質分解の結果、互、立と旦1
;(cerevisiae)中の成熟hurL−3蛋白質をコードしているcD
NAの発現により得られる蛋白質の混合物の成分として観察された。これらの混
合物は以下のアミノ酸配列のNet”、丁br’または↑hr−にN末端を持つ
1つまたはそれ以上のヒトIL−’3 (Pro’、 Asp” Aap’・>
am蛋白質を含むことができる(代わりのN−末端は下線が引かれている):
Ais Pro ム璽−JLn 冨1τbx Pro uu !+ys Thr
h* tq Va工mpCYII $@j” JIJfl 舅−t Z工@
Ajp Gla Xユ@!L@ テbzR五s tau Lys (inn ν
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h tax Aaa GLy G工u JLsp GLuAlp Z)@L4%
I 14@t GLu AJII Jisn Lju Arg^Rq Pto
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ymkuPro1muAX―τhz^ユaJun Pro Tb++轟;9に工
s Pro XL* )IIs X工・ Lys Mp Gly 入sp τr
p 入1nGLu Wb@ Azg htq !+71 Lau ThX 9h
@ Qr GLu LyaThe −u Glu JLsnJua Gla u
a Gin G−艶【τhxシ+u Sagシ+uA工a X1喝the術語r
hulL−3(Pro”^5pIs AspWe)は8位にプロリン残基および
15および70位にアスパラギン残基を持つ(ここで、残基1は成熟天然または
野生型ヒトインターロイキン−3の最初のアミノ酸を示している)組換え体ヒト
インターロイキンー3ポリペプチドを意味している。そのようなポリペプチドの
アミノ酸配列は上に示しである0種々のN−末端種は術語“rhulL 3”の
前にN−末端残基を示すことにより表わされる、例えば、Met’ rhuTL
−3(Pro’ Asp” Aspマ・)。
本発明の類像蛋白質はアスパラギン部位での酵母宿主によるN−グリコジル化を
排除するための天然ヒ)IL−3配列中に存在するN−グリコジル化部位中の各
々のアスパラギンがアスパラギン酸(Asp)に置換されている。
ヒトIL〜3をコードしているDNAセグメントは以下の実験の部に記載されて
いるごときcDNAライブラリーから単離された0部位特異的オリゴヌクレオチ
ド突然変ll誘発が続いて実施され、ヒトI L−3(Pro” Asp” A
sp”)をコードしているcDNAを得る。得られる変化したcDNAは適当な
酵母発現株の形質転換に使用された酵母発現ベクターの構築に使用され、それは
酵母プロモーターの抑制を促進する条件下培養して増殖させた。得られる蛋白質
は次に逆相高速液体クロマトグラフィー(RP−HPLC)およびイオン交換ク
ロマトグラフィーを組合わせることにより精製され純粋な生成物を与えた。ヒト
骨髄増殖アッセイおよびヒトI L−3受容体結合アッセイを用いるこの生成物
のアッセイによりヒト医薬使用に適したII(以生成物の発現が確認された。生
成物のN−末端配列決定はロフトによりMfgl蛋白質の混合物がわずかに異な
ることを示した。実質的に単一種、Met3hulL−3(Pro” Asp’
″4sp?6)から成る組成物を得るために成熟蛋白質の最初の2つのアミノ酸
を特定するコドンを欠くコンストラクトのよみわく内に直接融合された酵母分泌
リーダーをコードしている配列を持つ第2の発現ベクターが構築された。
好適には、本発明の組成物は事実上Net” hulL−3(Pro@Asp1
SAsp”)から構成されている。しかしながら、もし完全長成熟蛋白質をコー
ドしている発現ベクターが用いられたならば、Ala’ hulL−3(Pro
@Asp” Asp〒0)と1つまたはそれ以上の前記の群から選択される蛋白
質との混合物を含む混合物が得られるであろう、典型的には:
(a)約30から約40パーセントのAla’ hulL−3(Pro” As
pIsAsp’・);(b)約10から約30パーセントのMet″hulL
3 (Pro” AsplsAsp”) ;および(c)残りの分画は本質的に
はThr’およびThr’ huIL−3(Pro” Asp” Asp”)の
混合物から構成されている。
好適には、本発明の組成物は、ヒト骨髄アッセイにおいて約1,8から約7.0
×10’U/■(および好適には4.0から約7.0X10’U/■)のおよび
阻害定数として表現されたヒト単球IL−3受容体の結合親和力では約2.0か
ら約8.OX 10 r@M−凰(好適には約4.0から約8.OX 101l
M−’) (7)特異的生物活性を示した。別のN−末端を持つrhuIL−3
蛋白質の小さな分画(1モル%未満)もまた本発明の混合物中に存在することも
理解されたい。
1 huIL−3: のアーセイ
huルー3生物活性の測定に使用されたアッセイが以下に説明される。
A ヒト ア・セイ
新しく分離されたヒト骨髄細胞を、前もって暖め、ガス処理され〜50単位/−
のペニシリン、5011g/dのストレプトマイシンおよび300 pg/dl
の新鮮なL−グルタミンを含む無血清RPM1640培地(Gibco、 Ch
agrin Falls+ OR。
USA)(以後“アッセイ培地”)d当り2X10−細胞を含む組織培養フラス
コ中、37°C15%CO2で2時間前もってインキユベートする。インキュベ
ーション後、付着していない細胞をフラスコの表面で穏やかに培地をピペッティ
ングすることにより除去する。付着しなかった細胞を集め4℃で10分間100
0rp171で遠心分離して集め、10%ウシ胎児血清(FBS)を含む検定培
地の少量に再懸濁させ、生存率をトリパンブルーを用いて、白血球の回収をチュ
ルク染色を用いて計数した。細胞はアッセイブレートに加えられるまでは10%
FBSを含むアッセイ培地巾約4℃に保たれる。
5081のアッセイ培地を96ウ工ル平底組織培養プレートの各々のウェルに加
える、アッセイ培地で希釈した50dの試料を各々の列の最初のウェルに加え、
通常の方法で各々の列について連続的に希釈する0次に100dの容量の1.2
5×104骨髄細胞を各々のウェルに加える。プレートは乾燥を防ぐため無菌蒸
留HxOを含むプラスチック箱中、5%C0ffで37℃にて4日間インキュベ
ートする。
4日間に5%FBSおよび8011cI/I11の〔3H〕−チミン7(80C
3/ミ17モル)を含む25dのアッセイ培地を各々のウェルに加え、プラスチ
ック箱中37℃、5%COIにて5時間プレートをインキユベートする。インキ
ュベージタン後、細胞をガラスファイバーフィルター上に集め、洗浄後シンチレ
ーシッンカウンターを用いて取り込まれた放射活性を試験する。hulL−3活
性の単位は最高のチミジン取り込みの50%を誘導するhulL 3の量を参照
して計賞される0例えば、100Ilの試料が110f)jly釈で層高チミジ
ン取り込みの2分の1を示したら、1単位は100.7の1/20(または50
I)に含まれている活性として定義される。それ故その試料はミリリットル当り
1000割る5、または200単位(U/d)のhulL 3活性を含んでいる
であろう。
B ヒトI L−3轡 ムア・セイ
96ウエル丸底マイクロタイタープレートに、0.075 、/lで始めたRP
M11640培地で調製された10の各々試料の2倍希釈液を入れる(各々50
pZ)。
各々のアンセイプレートにrhulL3標準液(1,5,7d)および陰性対照
液(結合培地)の50alを3通り加える。このアッセイの目的のための”結合
培地”とは2.5%(W/V)ウシ血清アルブミン(BSA)、0.2%(w/
v)アジ化ナトリウムおよび20mM HEPES、pH7,2を含むRPM1
1640を意味している。PCT出願米国89102599号に記載されている
ごとくして調製された、5081の1”I rhulL 3保存液(IXIO−
’M結合培地、比活性48X10”cps/ミリモル)を各々のウェルに加え、
続いて50trlのヒト単球を加える(遠心分離し、RPM11640で2度洗
浄し、結合培地に4XIO’細胞/dで再懸濁したもの)、各々のプレートはロ
ータリーシェーカー上激しくかき混ぜなから37°Cにて1時間インキュベート
する。インキュベージタン後、シラン混合物から654を2度採り、各々を20
04の冷フタレートオイル混合15(1,5部ジブチル フタレート、1部ビス
(2−エチルヘキシル)フタレート(Eastman Kodak Co、+
Rochester、 NY) )上に400dのポリエチレン遠心チューブ中
で層積し、微量遠心分離機中8℃にて1分間遠心分離する。細ll!および結合
…IrhulL−3沈渣はフタレートオイル混合物を通過するが、密度の小さい
非結合’ ” I rhulL −3を含む結合培地はその表面上に残る。細胞
に結合した’ ” I rhulL −3はチェープを半分に切断し、上端およ
び先端部分の118■を計測することにより測定される。IL−3受容体結合ア
ンセイは以下の式lに従って計算される阻害(%)として表わされる:式中、M
awは培地のみが存在する時の”’IIL−3の結合のレベルであり、Minは
1.5a/dの非標識物が存在する時の結合レベルおよびTe5tは試料希釈液
が存在する時の結合レベルである。結果は以下の式2の非線形最小自乗法フィッ
ティングにより分析される:
1で与えられた形で表現されるデータに対し、M(%)は阻害の最高レベルであ
り、K(M−1)は’ ” I rhulL −3の結合定数であり、C(M)
は’ ” I rhuIL−3の濃度であり、! (M)は試験試料の濃度であ
り、Kl (M−’)は試験試料の阻害(結合)定数である。試験試料のに、値
をrhulL−3標準品のそれで割って見積ると、(Kl /Ks )(式中に
3は標準品の阻害定数)、相対的結合活性が得られる。
・ に・番 の
組換えiヱ左…亙皇ス セレビシェ(釦匹触区肛匹s cerevisiae)
宿主細胞が本発明の組換え蛋白質の発現に使用される。好適な発現ベクターは大
腸菌での選択および複製のためのpBR322からのDNA配列(Ap ’遺伝
子および複製起B)およびグルコース−抑制可能アルコールデヒドロゲナーゼ2
(ADH2)プロモーターを含む酵母DNA配列を含んでいるpBc102・
K22(ATCC67255)から誘導できる。ADH2プロモーターは Ru
5sell at al、、 J。
Biol、Che+s、、 1足置: 2674 (1982)およびRefe
r et al、+ Nature %724 (1982)により記載されて
いる。プラスミドpBc102・K22はまた選択可能マーカーとしてのTrp
’遺伝子および酵母2μ複製起源も含んでいる。プロモーターに隣接しているの
は酵母宿主から異種蛋白質の分泌を可能にすに酵母α−因子リーダー配列である
。α−因子リーダー配列の外来遺伝子への融合を容易にするために、その3′末
端近くにAsp71 B (KpnlおよびAsp718はアイソシゾマー)を
含むようにこの配列は改変されている。Brake et al、。
Proc、〜at1.Acad、sci USA jJ−土: 4642 (1
,984)により記載されているごとく、Glu−Ala−Glu−Alaアミ
ノ酸をコードしている配列は分泌蛋白質の効率のよい処理を可能にするため除去
されている。
別の発現ベクターは、α−因子プロモーターを含む酵母ベクターであり〔例えば
、pYαHuGM(ATCC53]57))それは野生型ヒトGM−C3Fを運
んでいる。別のものも当業者には知られている。PYαHuGMの構築は公開さ
れた欧州特許出願第183,350 (8530682,7)号に記載されてお
り、その開示内容はここに文献として含まれている。
形質転換のための適当な酵母株の選択は選択可能マーカーの性質およびベクター
の他の特質により決定されるであろう。pBc102.に22またはpyαHu
GMから誘導される発現ベクターによる形質転換に適した互、セレビシェ(ce
revisiae)株には、Yeast Genetic Center Be
rkeley、 CA、 US A (下記参照)から入手可能で遺伝子型(r
Lrpl gall adel his2 ; J 17を持つX21811B
(ATCC52683;a his2 adel trtl met14 u
ra3) ;およびIL166−58 (ATCC46183;αhisl t
、、1)が含まれる。pBC102−に22、XV2181で使用するのに特に
好適な発現株は2つの1倍体株の交配により形成される2倍体のX 2181−
I B (’feast Genetic 5tockCenter、Dep
artment、of Biophysics and Medical Ph
ysics、IJniversity@of Ca1−
ifornia、 Berkeley、CA94702. USAから入手可能
);およびXV617]、 3 B (Department of Gene
tics、University of Washington、5eattl
eAW
A98105.USA、またはImaunex Corporation+ 5
1 University 5treet。
5eattle、WA98101. USAから入手可能)である、適切な形質
転換プロトコールはHinnen et al、+ Proc、Natl、Ac
ad、Sc4. IJsΔ 75:1929(1978Lにより記述されており
、0.67%酵母窒素塩基、0.5%カザミノ酸、2%グルコース、Log/d
アデニンおよび20R/afウラシルを含む選択培地中でTrp”形質転換体を
選択する。
ADH2またはα−因子プロモーターを含むベクターにより形質転換された宿主
株は1%酵母抽出物、2%ペプトンおよび1%グルコースから構成さね、80g
/dアデニンおよび80R/alウラシルを補給したリッチ培地中で発現のため
に増殖させる。ADH2プロモーターの抑制は培地グルコースの消耗により生じ
る。粗酵母上澄液を濾過して集め、更に精製するまでは凍結させるかまたは4℃
に保つ。
l−土旦ニュ9糧製
酵母株の醗酵により得られる紐換えhulL−3は、Urdal et al、
、ム堕収懸旦L296:171 (1984)およびGrabstein et
al、、ムhム抛ム l旦l:1405 (1986)に記載されている方法
と類似の方法により一回または連続的な分取用HPLCカラムによる逆相HPL
C工程により精製できる。好適な精製プロトコールは下記実施例2に記載されて
いる。
−皇一一一駁−
AhulL−3コー゛しているcDNAの末梢血リンパ球はフィコールハイパツ
ク密度遠心法により全血(Portland RedCross、 Portl
and、 Oregon、 U S A )から調整された白血球層から分離さ
れた。Tal!胞は2−アミノエチルチオウロニウム プロミド−処理ヒツジ赤
血球細胞でロゼツト形成させて分離された。細胞は10100dRP (10%
ウシ胎児血清、50IM β−メルカプトエタノール、1%フィトヘマグルチニ
ン(PHA)および10ng/atホルボール12−ミリステート 13−アセ
テート(PMA)E中175cjのフラスコで5X10”細胞/11iにて18
時間培養した。RNAはグアニジニウムCsC1法により抽出され、ポリA″R
NAはオリゴ−dTセルロース クロマトグラフィーにより調製された(Man
iatts et al、、モレキュラークローニング:実験手引、Co1d
Sprjng Harbor、I 982 )。cDNAはポリA゛RNAから
本質的にGublerおよびHoffmanにより記載されているようにして(
Gene 7五:263 269 (1983))調製された。cDNAはDN
Aポリメラーゼ■を用いて二本鎖となし、T4DNAポリメラーゼで平滑端化し
、cDNA内のEcoRI切断部位を保護するためにEcoRIメチラーゼでメ
チル化し、EcoRrリンカ−を連結させた。これらのコンストラクトをEco
RIで消化してcDNAの各々の末端のリンカ−のすべてしかし1つのコピーを
除去し、バクテリオファージλgtlOのEcoRI−切断および脱リン酸化ア
ーム(Huynh etal、、DNAクローニング:実際的方法、 Glov
er、 ed、、I RL ’Press+ ρ9.49−78)に結合させ、
製造元の指導に従ってλファージ抽出物内ヘバッケージングした(Strata
gene、 San Diogo、CA、 (JSA) * 500+OOO組
換え体を大腸菌株C600M1−上に置き、下記のプローブを使用して標準ブラ
ークハイブリダイゼーシッン技術によりスクリーニングした。 ′hull、−
3遺伝子の選択された5′および′3′配列と相補的な配列を持つ2つのオリゴ
ヌクレオチドが合成された。hurt−3リーダーの部分をコードしている配列
と相補的な5′プローブは5’−GAGTTGGAGCAGGAGCA−GGA
C−3’の配列を持っていた。成熟蛋白質のアミノ酸123−130をコードし
ている領域に対応する3′プローブは配列5’−GATCGCGAGGCTCA
AAGTCGT−3’を持っていた0合成方法は5oodata+、、Nuc、
Ac1dsRes、4;2557 (1977)およびH4rose et a
t、。
Tet、 Lett、28 ;2449 (1978)により記述されている方
法と実質的にamの標準自動化トリエステル法であった0合成に続いてオリゴヌ
クレオチドを脱保護し、分取用ゲル電気泳動により精製した。スクリーニング
プローブとして使用するために、Maniatis et al、により記載さ
れている技術と類似の技術を用いて”P−ATPおよびT4ポリヌクレオチド
キナーゼでオリゴヌクレオチドの末端を放射標識した。ライブラリースクリーニ
ングに使用された大腸菌株はC600hfl −(Huynh et al、、
1985.上記文献)であった。
13の陽性プラーグが精製され、2つのハイブリダイゼーシタンブローブで別々
に再プローブ化された。11のコロニーが両方のオリゴヌクレオチドにハイブリ
ダイズした。いくつかの陽性組換え体ファージからのcDNA挿入物が特異的E
coR1部位、Ba5H1部位および多数の独特の制限部位を持ち、ポリリンカ
ー特表平4−506342 (4)
を含むm準りローニング ベクターpBR322のEcoRI−切断誘導体(p
GEMBLl B)内へサブクローン化された。この型のベクターの例、pEM
BLはDents et al、、 Nucl、^cidg Res、1上:1
645 (1983)により記述されており、SF3のためのプロモーターおよ
びT7ボリメラーゼが多クローニング部位のそばにある。R択されたクローンの
ヌクレオチド配列は頷終止法により決定された。特に、ICTl0 : IL−
3クローン2. 3. 4および5の部分Ec。
R1消化は850bpから1000bpの大きさの範囲の断片を生じさせ、それ
らは別々にpGEMBLl8のEcoRT部位内へサブクローン化された。pG
EMBL : rhuIL−3サブクローンの挿入物はp C,EMB L 1
’8の多クローニング部位に隣接して結合するユニバーサルプライマーおよびh
tcrL−3配列から誘導される合成オリゴヌクレオチドブライマーを用いて配
列決定された。
実施例1:hulL−3cDNAによりコードされているN−グリコジル化部位
の改変およびrhuIL−3(Pro@Asp” Asp”)のための ベタ
−の で
天然量白賀中に存在する2つのアスパラギン−結合グリコジル化部位(Asn”
およびAsn”)がこれらの位置のコドンをアスパラギン酸をコードするコドン
に変化させることにより変えられた。このことで酵母細胞による分泌された蛋白
質のN−結合グリコシル化(しばしば過グリコジル化)が防止され、より均質な
生成物が得られる。これらの変化はhuIL−3c DNAを酵母発現ベクター
plXY120内へサブクローニングで以下に記述するようにしてなされた。
酵母発現ベクターplXY120はpBc102・K22 (EPA243.1
53に記載されている)と本質的には同一であるが、ただし多クローニング部位
を含む下記の合成オリゴヌクレオチドが2u配列に含まれる5pe1部位のα−
因子シグナルベブチドの3′末端近くのAsp718部位(アミノ1i79)に
挿入さていた:
さらに、pBR322DNA配列のNru1部位に複製起点および遺伝子開領域
を含む一本護バクテリオファージf1から誘導された5 14bpDNA!7r
片が挿入されていた。複製のf11配の存在は大腸菌の適当な(オス)棟内へ形
質転換され、バクテリオファージf1で重感染させた場合にベクターの一本鎖コ
ピーの発生を可能にする。この能力はベクターのDNA配列決定を容易にし、イ
ンビトロでの突然変異誘発を可能にする。
酵母発現ベクターPIXY120をα−因子リーダーペプチドの3′末端(ヌク
レオチド237)の近くを切断するAspT L 8およびポリリンカーを切断
するBa5H1の制限酵素で消化した。大きなベクター断片を精製し以下のDN
A断片に結合させた:(1)プラスミドGEMBL1B :hulL−3のCl
al部位(成熟hulL−3ヌクレオチド58)からBa5H1部位(ポリリン
カー中bulL−3cDNAに対して3′)から誘導されたhulL−3c D
NA断片;および(2)下記の合成オリゴヌクレオチド リンカ−A:
CTA GCT ??13 αへτAAA AGA cae TAckAa G
ACGACGAT C4M: AAG GCT CCcAτf
α^ AACCTA TTT TCT GTG ATG TTCCTG CTG
CTA CTG ?!’l: CGA GGG ?ACACCCAG N$
ACG CCCTTCAAG AC(: AGCTGG G?? GAj: T
Ge TCT AACATG AT’raaaτCTGCTGCGGG AAC
TTCTGCTCG AccCAA CTA ACG AGA TTCで^Cτ
^acオリゴヌクレオチドAはα−因子リーダーペプチドのC−末端をコードし
ている配列を再生し、それをオクタペプチドDYKDDDDKの読みわく内へ融
合させそれは順に成熟rhulL−3のN−末端へ融合された。このrhulL
−3蛋白質への融合はオクタペプチドに対して特異的な抗体での検出を可能にし
、初めにrhu IL−3の発現および精製のモニタリングに使用された。この
オリゴヌクレオチドはまた15位のアミノ酸変化(ASn″からAsp′S)も
コードしておりこのN−結合グリコシル化部位を変化させた。オリゴヌクレオチ
ドA中の下線を引いたヌクレオチドは野生型cDNA配列から変更を示している
。ヌクレオチド43および45、 (成熟huIL−3分子のN−末端アラニン
に対応するコドンから数えて)での各々AからGおよびCからTだけの変更でア
ミノ酸変化(Asp”)を生じる。他の塩基変化はアミノ酸配列を変化させるこ
となく都合の良い制限部位(AhallおよびPvull)を導入する。得られ
たプラスミドはplXY139と称ぎ顛 1つの残余N一連結グリコシル化コン
センサス配列(Asn?6)を持つrhulL −3CD N Aを含んでいる
。
Asn”をAsp?l′に変化させることにより第2のN一連結グリコシル化コ
ンセンサス配列を除去するためのオリゴヌクレオチド−指令突然変異発生にプラ
スミドρIXYI39が使用された。インビボ突然変異発生は−alderおよ
び−alder、 Gene土又:133 (1986)により記述されている
方法と類似の方法により実施された。一本領バクテリオファージ【1のための複
製起点を含む酵母ベクターplXY139は、大腸菌の適した(オス)株の存在
下へルバーファージで重感染させた場合、−末鎖DNAを発生させることが可能
である。
−末鎖DNAは形質転換大腸菌株JM107およびヘルパーファージIRIでの
重感染により発生された。一本:1[DNAを単離し、下記の突然変異発生オリ
ゴヌクレオチドB
GTCAAG AGT TTA CAG (iACGCA TCA GCA A
AT Gとアニール化すると成’、l’jh u I L −3の70位のAs
nをAspに変化させるコドン転換を与える。アニーリングおよび酵母形質転換
条件ばWalder and Walder (前記文献)により記載されてい
るように行われた。酵母形質転換体はトリプトファンを欠く培地で増殖させるこ
とにより選択され、プールされ、Ho1e at al、+Ge匹 婬:169
(1986)に記載されていることくしてDNAが抽出された。野生型および
突然変異体プラスミドDNAの混合物を含むこのDNAが大腸菌RPIをアンピ
シリン耐性にするために形質転換に使用された。生しるコロニーは常法を用いて
放射標識オリゴヌクレオチドBへのハイブリダイゼーションによりスクリーニン
グされた。hulL −3Asp”を含むプラスミドはストリンジェント条件下
放射標識オリゴヌクレオチドBへのパイプリダイゼーシテンにより固定嬢−ヌク
レオチド配列決定により確認された。
得られた酵母発現プラスミドはplXY13Bと称され、ASP”Asp?Oア
ミノ酸変化およびN−末端のオクタペプチドDYKDDDDKをコードしている
hulL−3遺伝子を含んでいた。最終酵母発現プラスミドはplXY13Bと
同一であるが、ただし、オクタペプチドをコードしているヌクレオチド配列を欠
くため、成熟rhulL 3を生成物として発生させる。
最終酵母発現プラスミドは下記のごとく構成されていた。酵母発現ベクターpt
XY120が前記のごとく制限酵素Asp718およびBamHlで切断された
。大きなベクター断片を< 1 ) Aba11部位(成熟hulL−3のヌク
レオチド19を切断)からcDNAに対して3′のBai+H1へのびたプラス
ミドplXY138から誘導されたhulL−3c DNA断片、および(2)
下記の合成オリゴヌクレオチドCと一緒に連結された:
オリゴヌクレオチドCはAsp718部位からα−因子リすダーベブチドの3′
末端(アミノ酸 P ro −L eu −Asp −L ys −Arg)お
よびAha11部位に対してbu IL−3のN−末端の7つのアミノ酸を再生
させる。得られるプラスミドはplXY151と称された。このベクターが酵母
に存在する場合、rhuJL −3(P ro“Asp”Asp”)のグルコー
ス−制御発現および分泌を可能にする。はとんどMet”rhuIL3 (Pr
o” Asp”Asp”)から構成される比較的均質な組成物を提供するため、
p+XY290と称される類似の発現ベクターが天然ヒ)IL−3蛋白質に存在
するAlaおよびProを特定するコドンを欠くオリゴヌクレオチドCと同一の
置換オリゴヌクレオチドを用いて構成された。適した宿主にトランスフェクトし
、適当な条件下増殖させると、このベクターは本質的に完全にMet’ rhu
lL−3(Pro”A 3p’S A、、ff6)生成物から成るrhulL−
3il製物の発現を指令できた(下記実施例3参照)。
: rhulL−Pro” As ”As↑・・ムの宿主株XV2181(2倍
体旦、セレビジ’ s (cerev is 1ae)株〕はXV617−1−
3 B (α、 l」工M kトL肛虹ムste 5 ) (Universi
tyof &Iashingtan+ Departtzent of Gen
etics Yeast 5train BanL 5eatt撃■A WA。
、USAから入手)およびX2181−IB (α、kLh 組貝、観1.襄〕
(Yeast Genetic 5tock Center+ tlntver
sity of Ca1ifornia; Berkele凵A CA。
USAから入手)を交配させて形成させた。宿主株は5her*an et a
l、、(酵母遺伝学の方法のための実験過程マニュアル、Co1d Sprin
g Harbor Laboratory、 1986)の方法により発現プラ
スミドで形質転換される。
発現プラスミドplXY151(前記実施例1参照)を含む酵母は4℃で貯蔵さ
れたYNB−trp寒天プレート上に維持される。前培養は1す7)ルのYNB
−trp培地(6,7g/L酵母窒素塩基、5g/Lカザミノ酸、40[/Lア
デニン、160■/Lウラシルおよび200mg/Lチロシン)中へいくつかの
単離された組換え酵母コロニーを接種することにより開始され、2つの2リツト
ルのフラスコ中30°Cで激しく振とうしながら一夜増殖させる。JM朝培養液
は飽和されており(定常期)、OD&。。は2から7である。前もって洗浄し殺
菌された発酵槽(10リツトルの作業容量の器機3つ)にその作業能力の80%
まで5D−2培地(4,0g/L硫酸アンモニウム、3.2g/Ll17酸2水
素カリウム、3.0g/L酵母抽出液、1.0g/Lクエン酸、o、tg/L塩
化ナトリウム、5d/L2%塩化カルシウム、2.5af/Lビタミン101溶
液、0.5af/L微量元素溶液、0.5m/L20%硫酸マグネシウム、2.
0d/Lグ/lz?−ス)を満たし、30’Cにて500−600rpmのかき
混ぜおよび10〜164!pmの通気を行った。
接種物を加える。増殖2時間後、10−12時間かけて50 g/Lを加えるよ
うな速度で50%グルコースの栄養供給を始める0次に採取まで30−40m/
時間の速度での50%エタノールの添加へと栄養供給を移行させる。
発酵の全経過時間は約20時間であり、光学密度(600nm)は30から45
の範囲である0発酵槽は次に20℃まで冷却し、酵母ビールのPHを5M Na
OHを添加することにより8.0に調整し、得られる物質は0.45mフィルタ
ーカセットを備えたミリポアペリコン フィルターシステムを通して濾過し、無
菌の10Lの箱入りガラスびんに集めた。
酵母ブロスに含まれているrhulL−3は15−20pC−4逆相シリカ(V
ydac+5eparations Group、 He5perra、CA、
USA)が詰められた5CIIX30C1のカラム上へのせる(濾過酵母ブロス
を直接ボンピングする)。カラムは酵母ブロスを加える前に0.1%トリフルオ
ロ酢酸水溶液(溶媒A)で平衡化し、ブロスを全部加えた後溶出液の光学吸光度
かヘースライン値に達するまでカラムをこの溶媒で溶出する。この時点で0.1
%トリフルオロ酢酸のアセトニトリル溶液(溶媒B)のグラジェント(分当り2
%Bの変化速度で0%Bから100%Bへ〕を確立し、その流速は100I11
/分である。グラジェントが30%Bに達した時に5分の間隔を置くことをグラ
ジェントコントローラー内へプログラムする。グラジェント開始から20分後、
1分間づつの分画を採取する0分画の一部をウシ血清アルブミン(BSA)を標
準品として用いるフルオレスカミンアッセイにより蛋白質含量を分析する。rh
uIL−3は分画8,9および10に溶出することが観察された。
最初の工程からのrhulL 3含有分画は、約1グラムの総蛋白質が得られる
までポリエチレンびん中で4°Cにて保存する。そのプールへ2容量の0.1%
トリフルオロ酢酸水溶液を添加する。この溶液は次に溶媒A(0,1%TFA水
溶液)で平衡化されている1 5−20uC−18シリカ(Vydac、 5e
parations Group+He5p−eria、CA、USA)が充填
された第2の5cmX30ct+カラムへ加える。材料を加えた後、カラムは溶
媒Aを十分に流し、分当り1%の溶媒Bへの変化速度および100Itl/分の
流速で前記の同一のグラジェントを確立する。グラジェントにはいり24分まで
0.4分毎の分画を集める0分画の一部を採り、BSAを標品として用いるフル
オレスカミンアッセイにより蛋白質含量を分析する。
C−18カラムからのピーク分画をプールし、1/10容量の0.5Nβ−アラ
ニン、pH3,6を添加する。試料をとりそのプールされたものは10aeS−
セファ0−スカラム(I CI X 10 C11,pharmacia)に5
af/分で注ぐ、試料を注いだ後、カラムを50−のlOmM)リス、p H7
,4で洗浄し、10mMトリス、pH7,4から200mM)リス、pH7,4
への直線のグラジェントでIL−3を溶出する(200dの総グラジェント容量
)、rhuJL−3のピーク分画は、プールし100mMトリス、PH7,4に
対して一夜4°Cにて透析し、除菌濾過する。
本質的に前記のごとく調製されたrhu[13の3つの生産ロットの生物活性(
単位/■)および結合親和性が決定された。結合親和性は精製された蛋白質を用
いて阻害定数(K1)の決定により評価された。結果は下記表1に示しである。
表1においては、2つの別のアッセイにおいての3回の試料実験の平均としてす
べての値は表現されている。
これら3つのロフト(A22−0001−0003)のrhulL 3はまたエ
ドマン分解による蛋白質配列決定にかけられ、各々のPTHアミノ酸残基の積算
値(ピコモル)が既知の蛋白質配列と比較された。直線回帰分析各々の同時実施
の配列の線が得られ、調製液中の各々の配列の優勢度(%)の推定に使用された
。
結果は下に示しである。
表1=
rhulL 3 口12トのN−1゛ および へ親和性 モルO比活性 結合
ロット II!二 八に′鼠酊8工敗゛工庶6 (刈7W壓)(X迎”M−’)
AZZ−0001342331124,55,58AZZ−000235151
1395,67,14AZZ−0003371814315,05,95実施f
33 : Met3rhulL −3P ro″Asl5As7o の および
本質的に実施例2でplXY151に対して記載したようにして発現ベクターp
lXY290(前記実施例1参照)が互、セレビジs (cerevisiae
)生産株XV2181内へトランスフェクトされた。
接種物は0.5 m Lの生産株の凍結グリセロール保存液を(a)無II H
t oリンドル当り; 20. Og (NHa)zsOa ; 5、OgKH
zPOa ; 1.OgMgsO* ・7)1zo; o、 1 gcaモ戟B
・28zO; l O,Ogカゼモノ消化物;20.0gグルコースおよび20
.0gガラクトース;を含む500dの酵母増殖培地; (b)無菌H,0リッ
トル当り:5.0gホウ酸;2.Ogt!酸銅;10.0g塩化第二鉄;10.
0g硫酸マグネシウム;0.5gモリブデン酸ナトリウム;1.0g硫酸亜鉛;
0.5g塩化コハル(・;および100id6N)ICIを含む0.5 mの微
量塩混合物;および(c)無菌HzOリットル当り:1.0−の0.2%ビオチ
ン溶液;1.0gパントテン酸カルシウム;25.Ogミオイノントール; 5
. Ogナイアシン;0.4gピリドキシン−HCllO,1g葉酸;および0
.5g塩化コリンを含む0.5dのビタミン溶液を含む6Lのフラスコに接種す
ることにより調製された。この接種培養液は250rpmの回転フラスコ振とう
器中約24時間30℃にてインキュベートされた。
10リツトルの発酵槽に50gのリン酸2水素カリウム、200gの硫酸アンモ
ニウム、10gのNgSOn−71110,1,0gのCaC1g ・2uxO
および2jl1Mの消泡表面活性剤を含む7.5Lの脱イオンlIgoを満たす
ことにより発酵の準備をした0発酵槽は攪拌しながら121℃に30分間加熱す
ることにより殺菌した。殺菌後、発酵槽に35m!の1%Cw/V’)チアミン
−[IC1,500−の10%カゼイン加水分解物、100−の50%グルコー
スおよび25−づつの前記ビタミンおよび微量塩溶液を補給した。30%龍40
8を添加することにより発酵槽pH@pH&5に制御し、溶解された03は29
℃で100パーセントに及んでいた0次に接種物の内容物を発酵槽に加え、(a
)3600−の50%グルコース;(b)[ItOリットル当り?250g硫酸
アンモニウム、125gのリン酸2水素カリウムおよび25gのMg5Oa ・
7B、0から成る625dの酵母給餌塩溶液; (C)900mの50%EtO
H; (d)60−の1%チアミン−〇CI ; (e)450mlの20%酵
母抽出物i (f)450−の20%ペプトン; (g)900−の20%カゼ
イン加水分解物;および(h)25dづつの前記ビタミンおよび微量塩溶液から
成る給餌溶液の分当り約2.0−での供給を開始した。給餌速度をこのレベルに
約20時間保った後、約20時間分当り3.25−に調整し、その後本質的に前
記実施例2に記載したようにして培養上澄み液を採取した。
酵母ブロス中のrhulL−3は最初に1%ベータメルカプトエタノールPH7
,4に調整し、重量で1時間インキュベートすることにより還元された。得られ
た混合物は直接濾過酵母ブロスをカラム上ヘボンピングすることにより、15−
2O−C−4逆相シリカ(Vydac、 5eparation Group、
He5penia+CA、 USA)が充填された5cmX30cmのカラム
へ注ぐ、カラムは酵母ブロスを注ぐ前に0.1%トリフルオロ酢酸水溶液(溶媒
A)で平衡化されており、カラムへのブロスの注入が完了後溶出液の光学密度が
ベースライン値へ達するまで、この溶媒を十分流す。
この時点で0.1%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液(溶媒B)のグラジェ
ント(分当り2%Bの変化速度での0%Bから100%Bへ)を確立し、その流
速は100d/分である。
C−4カラムからのピーク分画をプールし、50mM酢酸ナトリウム、pH4,
7に調整した。この溶液は次に50mM酢酸ナトリウム、pH4,7で平衡化さ
れているMono Sイオン交換樹脂を含むカラムに直接注ぎ、rhulL−3
は20力ラム容量以上のI M NaC1直線グラジェントで溶出された。得ら
れたrhulL−3は事実上100%Metコ rhulL−3(Pro’ A
sp”Asp”)であって、前記実施例2に記載したrhuルー3生産物ロフト
と類似の生物活性であった。
実施例4:カニクイザルへのrhuIL−3(Pro’ Asp”Asp’・)
の
3匹のオスおよび3匹のメスカニクイザル〔ヱ立左 Zz入之え立之ス(1ac
a fasciculans )の3つの群に、lx/kg(群2.低用量)、
10 rat/kg (群3、中用量)および100 ts/kg (群4、高
用量)の用量レベルで30連続日の間−日一回静脈内投与により実施例2に記載
したごとくして調製されたrhurL−30ツトの1つからの物質を与えた。第
4番目の群の3匹のオスおよび3匹のメスには0.9%塩化ナトリウム(生理食
塩水)を与え、対照群とした(群1、対照)。
群当り性別当って一匹の動物は17日の回復期の間保持された。化合物の影響の
変化が含まれている。
すべての動物は計画された殺害時までは生きのびていた。処置関連臨床的徴候に
は食欲欠乏が含まれている。じんま疹は観察されなかった0体重、身体的検査、
心電計的評価または検眼鏡的試験に処置関連効果はみられなかった。評価された
臨床病理学パラメーターには血液学および大腿塗抹から評価された骨髄球系−赤
芽球系(M/E)比が含まれていた。血清化学分析および尿分析もまた実施され
た。中−および高用量動物において注目に値する血清化学パラメーターは、同時
に行った対照値またはそれぞれの処置前の値と比較して何ら注意を引くものはな
かった。処置後の尿分析値も注意を引くものはなかった。
rhulL−3類似体の静脈内投与は中−および高用量オスおよびメスにおいて
白血球数を劇的に増加させた。平均リンパ球数もまた細胞−処置オスおよび高用
量メスで増加した。中−および高用量動物における分節核好中球、好酸球および
好塩基球の増加は一般に増加した白血球およびリンパ球数とへい平行関係であっ
た。
高用量オスおよび処置の合間の化合物処置メスにおいて平均血小板数の増加もま
た観察された。最も注目に値する用量相関増加は最初のおよび第2週の間に進行
的に起こり、回復期後は処置前のレベルへ一般的に減少した。
総体的病理学では最も高い用量を受けている個々の動物の肺臓、胸腺および副腎
にある種の異常が認められた。しかしながら、2匹の動物は一つの場合において
同じ影響を示したわけでなく、異常は前から存在しているものと診断された。
低−および中用量オスの最終殺害時および1匹の低用量および1匹の中用量メス
の回復期後の殺害時に絶対的な平均相対胸腺重量の増加が注目された。投与終了
時に殺害した動物の顕微鏡的調査結果で注目されるものは数も少なく重大なもの
は何もなかった。すべての組織病理学的調査結果はよくありがちなもので化合物
投与と関係ないものであった。
5:IL−3の
実施例2に記載したごとくして調製された1つまたはそれ以上の生産物ロットの
rhulL−3が高度の進行性腫瘍または骨aiii害の患者に15日間毎日皮
下注射により投与された0通常の常用血液学的および生化学的検査が行われ、処
置サイクル前および後に骨髄吸引液および生検試料が得られた。全部で14人患
者が60.125.250および500x/nfで処置された。毒性のため治療
を中止した患者はいなかった。すべての9人の評価に値する患者においてWBC
2絶対分節核顆粒球、好酸球および単核球数ならびに網状赤血球および血小板数
の実質的増加がみられた。血液学的変化(特に血小板数の増加)が主としてrh
ulL−3処置の第2週の間に起こり、治療終了後1−2週間続いた。血小板数
の平均増加は17’9.500 /ltl (63,000−448,000)
であった。各々3000/μ!および22,500/pZの持続性血小板減少症
の2人の患者において、処置後60x/rrfで期間を延長すると血小板数が1
04,000/μlおよび88.000/a7に上昇した。毒性としては3人の
患者の発熱(グレード2)、1人の患者の頭痛(グレード2)および1人の患者
においての注射部位の局所的紅5i:(グレード1)が挙げられた。じんま疹ま
たは真皮へのマスト細胞またはリンパ球の浸潤は観察されなかった。
国際調査報告
1”lemme@a+ A6+ ##1.++ 1j11− PC”7711g
qnzr+t1ac国際調査報告
Claims (9)
- 1.種サッカロミセス セレビヅエ(saccharomyces cerev isiae)の形質転換された酵母宿主により発現される1つまたはそれ以上の 精製された組換えヒトIL−3(Pro8Asp15Asp70)類似蛋白質を 活性成分として含む医薬組成物であって、前記蛋白質は (a)Met3 rhuIL−3(Pro6 Asp13 Asp70);(b )Thr4 rhuIL−3(Pro6 Asp13 Asp70);および( c)Thr6 rhuIL−3(Pro6 Asp13 Asp70)から成る 群より選択される、上記医薬組成物。
- 2.前記群から選択される蛋白質とAla1huIL−3(Pro8Asp15 Asp70)の混合物をさらに含む請求項1に記載の医薬組成物。
- 3.活性成分が本質的にMet3rhuIL−3(Pro8Asp15Asp7 0)から成る請求項1に記載の医薬組成物。
- 4.活性成分が本質的にThr4rhuIL−3(Pro8Asp15Asp7 0)から成る請求項1に記載の医薬組成物。
- 5.活性成分が本質的にThr6rhuIL−3(Pro8Asp15Asp7 0)から成る請求項1に記載の医薬組成物。
- 6.約1.8から約7.0×107U/mgのヒト骨髄アッセイにおける比生物 活性を持つ請求項2に記載の医薬組成物。
- 7.阻害定数で表わして、約2.0から約8.0×1010M−1のヒト単球I L−3受容体に対する結合親和性を持つ請求項7に記載の医薬組成物。
- 8.請求項1から7のいずれかに記載の組成物の治療有効量を投与することを含 む、それらを必要としている患者の好中球減少症、貧血または血小板減少症の処 置方法。
- 9.好中球減少症、貧血または血小板減少症のための薬剤の処方における請求項 1から7のいずれかに記載の組成物の使用。
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