JPH05503097A - 4型コラーゲン細胞接着、伸展および運動活性を有するポリペプチド - Google Patents

4型コラーゲン細胞接着、伸展および運動活性を有するポリペプチド

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JPH05503097A JP3502713A JP50271390A JPH05503097A JP H05503097 A JPH05503097 A JP H05503097A JP 3502713 A JP3502713 A JP 3502713A JP 50271390 A JP50271390 A JP 50271390A JP H05503097 A JPH05503097 A JP H05503097A
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【発明の詳細な説明】 ■型コラーゲン細胞接着、伸展および 運動活性を有するポリペプチド 政府の援助 本発明は、U、S、インスティテユーツ・オン・ヘルス(U、S、 In5ti tutes of Health)により契約番号CA 43924および39 216のもとて政府の援助によって行われた。
発明の背景 ■型コラーゲンは、はとんどもっばら基底膜中に存在する特有の糖タンパク質で あり、その構造は血管内皮細胞、上皮細胞等を含む多数の細胞種の基底表面中に 見つかる。■型コラーゲンは基底膜の主成分である。それは間質のコラーゲンと は異なる。New Trends in Basement Membrane  Re5earch。
K、 Kuehnら編、Raven Press、 NY、 57−67頁(1 982)を参照のこと。■型コラーゲンは約500.000の分子量(MW)を 育し、そして3つのポリペプチド鎖、即ち2本のα1 (MW 185.000 )鎖と1本のα2 (MW 170.000)鎖から成る。■型コラーゲンは2 つの主要タンパク質分解領域、即ち大きい球状の非コラーゲン性NCI領域とも う1つの主要三重らせんコラーゲン性領域を有する。後者の領域は、多様な長さ の非コラーゲン性配列により中断される。■型コラーゲン分子の概略図を図1に 示す。
それは複雑で且つ多領域のタンパク質であり、異なる領域中には異なる生物活性 が存する。
■型コラーゲンは基底膜の支持骨格を構成する高分子構造に自己集合する。種々 の他の巨大分子成分、例えば、ラミニン、エンタクチン/ニドゲンおよびヘパリ ン硫酸プロテオグリカンが■型コラーゲンに結合する。■型コラーゲンの追加の 機能は細胞結合を媒介することである。様々な細胞種が■型コラーゲン被覆基板 上に接着しそして伸展する。J、 C。
Murrayら、J、 Ce1l Biol、、80. 197−202 (1 979) :M、 Aumailleyら、J、 Ce1l Biol、、10 3. 1569−1576 (1986) :T、J、 Herbstら、J、  Ce1l Biol、、 106.1365−1373 (1988)を参照 のこと。種々の細胞表面タンパク質、例えば47kDタンパク質CM、 Kur kinen ら、J、Biol、 Chem、、 259.5915−5922 (1984)) 、70kDタンパク質(S、P、 Sugrue、 J、Bi ol、 Chem、。
(1987))が■型コラーゲンへの細胞結合を媒介することが報告されている 。
■型コラーゲンの機能の多様性は、この糖タンパク質か多数の別個で且つ臨床的 に関連した過程、例えば傷の治癒における細胞接着および移動、腫瘍細胞の侵入 および転移、糖尿病性微小血管障害、高血圧および幾つかの腎臓病、例えば糖尿 病性腎障害および多様な病因のネフローゼ症候群による血管の肥大において重要 であることを示唆する。例えば、それぞれ肺胞炎および腎炎による喀血および血 尿により特徴づけられる病気であるグツドパスチャー症候群では、全てのグツド パスチャー症候群の患者の血清中に■型コラーゲンの主要非コラーゲン性NCI 領域に対する抗体が見つかる。別の遺伝性腎臓病であるアルポート家族性腎炎は 、明らかに■型コラーゲンのNCI領域の遺伝的欠損によるものである。加えて 、真性糖尿病では、完全な■型コラーゲン並びに三重らせん豊富領域が血漿中お よび基底膜のすぐ近く、即ち細胞外基質中に存在するグルコースの量の増加によ り化学的に修飾されており、そして機能的に傷つけられている。
分子レベルでのそれらの過程の病態生理学をより詳しく解明するためには、■型 コラーゲンの上述の生物学的活性の少なくとも幾つかの原因を■盟コラーゲンの 特定のタンパク質分解領域(すなわちNC1,三重らせん豊富領域)またはオリ ゴペプチドに関係づけることを試みる必要かある。これが達成できれば、重要な 医薬組成物用の基剤を提供することができる小さいペプチドを合成することがで きるであろう。
発明の詳細な説明 本発明は、主要三重らせん領域の連続コラーゲン性領域に由来するヒト■型コラ ーゲンのαl鎖の断片を表すポリペプチド(以後“[■−旧”と称する)を提供 する。このポリペプチドは通常の固相合成により調製することかできる。該ポリ ペプチドの式は、 g I y−va l lys−g 1y−as p−1ys−g ly−as n−pro−g ly−t rp−pro−g 1y−ala−pr。
である。ポリペプチドIV−H1は、正式には■型コラーゲンのαl鎖の主要三 重らせん領域から単離された■型コラーゲン残基1263−1277を表す。こ のポリペプチドについての一文字アミノ酸記号はGVKGDKGNPGWPGA Pである。
この合成ポリペプチドを生物学的活性についてアッセイすると、多数の細胞種の 接着と伸展を促進することがわかり、黒色腫細胞運動の有力な誘引剤であった。
その上、ペプチドIV−旧はそれの細胞結合特性において高度に特異的である。
例えば、該ペプチドは神経細胞の結合を促進するが、内皮細胞の結合は促進しな い。従って、ポリペプチド[V−旧は(al培養基板への細胞の接着を促進し、 そして(b)腫瘍細胞の転移および侵入を阻害するのに有用であると考えられる 。成る細胞種はペプチドIV−H1に応答する細胞特異的結合性質を有すること が証明されているかまたは予想されているので、神経再生および診断用途におけ る援助といったこのペプチドの他の用途が予想される。更に、試験管内または生 体内でのペプチドIV−H1の消化/加水分解が実質的に等価の生物活性を有す る幾つかの断片を生成するであろうことも予想される。そのような低分子量ペプ チドも本発明の範囲内であると見なされる。
図面の簡単な説明 図1は■型コラーゲンの図示であり、各々主要非コラーゲン性NCI領域および gly−x−y三重らせんモチーフの中断を含む三重へリックス豊富領域を有す るα1(■)およびα2(IV)鎖の構造を示す。
図2は、ヒトおよびマウスの■型コラーゲンのα1鎖の一次アミノ酸配列の比較 を示す。
図3aは、Immulon Iウェル上にコーティングされたペプチド[V−H l (0)並びに対照ペプチド15(■)、17(・)および18 (ロ)の濃 度に関する黒色腫細胞接着率を示すグラフである。
図3bは、Immulon Iウェル上にコーティングされたペプチドIV−H 1(○)並びに対照ペプチド15(■)、17(・)および18(ロ)の濃度に 関する黒色腫細胞伸展率を示すグラフである。
図4aは、ポリカーボネートフィルター上にコーティングされたペプチドrV− H1(○)およびBSA (・)に応答した黒色腫細胞の平均細胞運動度を示す グラフである。
図4bは、■型コラーゲンが満たされているBoydenチャンバーの下側ウェ ルに応答して前記チャンバー中に取り付けられたポリカーボネートフィルターを 横切って移動した黒色腫細胞の数を示すグラフである。
図5aは、過剰の可溶性ペプチドtV−H1の濃度ごとのペプチドI■−旧 ( ○)、I型コラーゲン(ロ)および■型コラーゲン(■)がコーティングされた Immulon Iウェル、並びに過剰の可溶性ペプチド17の濃度ごとの■型 コラーゲンがコーティングされたImmulon Iウェル(・)への黒色腫細 胞の接着の相対的阻害を示すグラフである。
図5bは、過剰の可溶性ペプチドIV−H1の濃度ごとのペプチド]V−旧 ( ○)、I型コラーゲン(ロ)および■型コラーゲン(■)がコーティングされた Immulon Iウェル、並びに過剰の可溶性対照ペプチド17の濃度ごとの ■型コラーゲンかコーティングされたImmulon Iウェル(・)への黒色 腫細胞の接着の相対的阻害を示すグラフである。
図50は、過剰の可溶性ペプチドIV−H1に応答して■壓(■)および■型( ロ)コラーゲンがコーティングされたポリカーボネートフィルター、並びに過剰 の可溶性対照ペプチド17に応答して■型コラーゲンがコーティングされたフィ ルター(△)を通過する黒色腫細胞運動の阻害を示すグラフである。
図6aは、抗−IV−HI IgGの濃度ごとのペプチドIV−旧(○)、I型 コラーゲン(ロ)または■型コラーゲン(■)がコーティングされたImmul on [ウェル、並びに正常ウサギIgGの濃度ごとの■型コラーゲンがコーテ ィングされたImmulon [ウェル(ム)上への黒色腫細胞の接着の相対的 阻害を示すグラフである。
図6bは、抗−IV−HI IgGの濃度ごとのペプチド[V−Hl(○)、I 型コラーゲン(ロ)または■型コラーゲン(■)がコーティングされたImmu lon Iウェル、並びに正常ウサギIgGの濃度に対する■型コラーゲンがコ ーティングされた[mmulon Iウェル(ム)上への黒色腫細胞の伸展の相 対的阻害を示すグラフである。
図60は、抗−IV−旧1gGに応答するI型コラーゲン(ロ)および■型コラ ーゲン(■)がコーティングされたポリカーボネートフィルター、並びに正常ウ サギIgGに応答する■型コラーゲンがコーティングされたポリカーボネートフ ィルター(ム)を通る黒色腫細胞運動の相対的阻害を示すグラフである。
図7は、様々な濃度のペプチドゴV−旧がコーティングされたImmulon  Iウェルへのニワトリニューロンの接着率、およびペプチドIV−Hの濃度ごと の延長された神経突起を有する接着ニューロンの比率を示すグラフである。
147、 217−224 (1985) ; T、 Pihlajanien ら、J、Biol、Chem、。
260、7681−7687 (1985) ; U、 Schwarz−Ma gdolen ら、Febs。
コラーゲン分子あたりのアミノ酸の総数は約4.550であり、各生±(IV) 鎖は1.390アミノ酸を含む。
米国特許第4.876、332号は、大動脈内皮細胞および転移性癌細胞を含む 多数の細胞種の接着を促進する、■型コラーゲンのal(■)鎖のNCI領域か らの3つのペプチド(“TS−1゜TS−2およびTS−3”と称する)を記載 している。それらのペプチドのうちの2つ(TS−2およびTS−3)はヘパリ ンにも結合する。
本明細書に記載のペプチドIV−H1は、■型コラーゲンのペプシン生成主要三 重らせん断片から誘導される。ペプチドIV−H1は細胞接着と伸展を促進し、 そしてM4黒色腫細胞運動の有力な誘引剤である。しかしながら、ペプチドIV −H1はヘパリンを結合しない。G、F、 Koliakosら、J、 Bio l、 Chem、。
264、2313−2323 (1989)を参照のこと。重要なことには、ペ プチドIV−H1が黒色腫および神経細胞のような成る特定の細胞種のみの接着 を促進し、内皮細胞または繊維肉腫細胞の接着を促進しないことが発見された。
ペプチドの合成 本発明のポリペプチドはMerrifieldの固相合成法を使って合成した。
これはペプチド合成に最もよく使われる方法であり、J、M、 Stewart およびJ、D、 Youngにより5olid PhasePeptide 5 ynthesis、 Pierce Chemical Company出版、 Rockford、 [L (第2版、 1984)中に広範に記載されている 。
その開示は参考として本明細書中に組み込まれる。
Merrifieldのペプチド合成系はベンジルクロリド基で官能化された1 %架橋ポリスチレン樹脂を使用する。保護アミノ酸の塩と反応させると、該ハロ ゲンはエステルを形成し、保護アミノ酸を樹脂に共有結合させるだろう。アミノ 酸の遊離アミノ基を保護するのにベンジルオキシカルボニル(BOC)基を使用 する。この保護基はジクロロメタン(DCM)中の25%トリフルオロ酢酸(T FA)によって除去される。新たに暴露されたアミノ基をDCM中の10%トリ エチルアミン(TEA)により遊離塩基に変換する。次いで、ジシクロへキシル カルボジイミド(DCC)を使って、次のBOC−保護アミノ酸を前のアミノ酸 のアミノ基に結合させる。合成中、アミノ酸の側鎖官能基をTFAに安定なベン ジル誘導体により保護する。それらの反復反応は全て自動化することができ、B eckman System 990ペプチド合成装置を使ってミネソタ大学ミ クロ化学施設において本発明のペプチドを合成した。
樹脂上での保護ポリペプチドの合成後、ポリペプチド樹脂を無水フッ化水素酸( HF)で処理し、樹脂とのベンジルエステル結合を開裂せしめ、それによって遊 離ポリペプチドを遊離させる。HF処理によってベンジル誘導化側鎖保護基も除 去される。次いで1.0M酢酸を使ってポリペプチドを樹脂から抽出した後、抽 出物を凍結乾燥する。凍結乾燥された粗ポリペプチドをC−18逆相カラム上で の分取用高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)技術により精製する。本件 に使用したような典型的な溶出勾配は、Oχ〜60%アセトニトリル−〇、1% TFA/)1.0である。溶出液の吸光度を220 nmでモニタリングし、画 分を収集し、凍結乾燥する。
精製したポリペプチドの特徴づけはアミノ酸分析によって行う。まず、システィ ンまたはトリプトファンが存在する時には、ポリペプチドを6M HCl中で1 10°Cで24時間(一定の煮沸)または4Nメタンスルホン酸中で嫌気的に加 水分解する。
加水分解されたアミノ酸を、Beckman System 6300アミノ酸 分析機器を使って、Beckmanにより供給されたクエン酸緩衝液を用いて、 イオン交換クロマトグラフィーにより分離する。
定量は440 nmと570 nmにおける吸光度および標準曲線との比較によ って行う。配列決定により更にポリペプチドを特徴づけることができる。このア プローチは、アミノ酸組成データが本質的に殆ど有益でない長いポリペプチドに 対して特に有用である。配列決定は、R,M、 Hewickら、J、 Bio l、 Chem、。
256、7990 (1981)の方法論により、Model 470A気相シ ークエネーター(Applied Biosystems、 Inc、)上での 自動化されたアミノ末端からの連続エドマン分解によって行う。
ヒト■型コラーゲンの主要三重らせん領域の配列から本発明(7)ヘ−7’チト IV−Hl (GVKGDKGNPGWPGAP)を合成した。更なる対照とし て、別の■型コラーゲン由来のペプチドを主要三重らせん領域から合成し、研究 した。ペプチドの放射性ヨウ素化を可能にするためにカルボキシ末端にチロシル 残基を有する幾つかのそれらのペプチドを合成した。
ペプチド15 GPKGEPGKIVPLPG(Y) 634−647ベプf  )”16 GLPGKPGSNDKVDMGSMKG(Y) 930−948ペ プチド17 GVPGKDGQAGQPGQP(Y) 975−989ペプチド 18 GEKGDKGLPGLD(Y) 1115−1126高度に転移性のマ ウス黒色腫細胞に−1735−M4は、当初テキサス州ヒユーストンのUniv ersity of Texas Health 5ciencesCente rのAnderson Ho5pitalの1.J、 Fjdler博士により 供給された。該細胞を受け取った時、多数の初期継代細胞を増殖し、そして液体 窒素中で凍結させた。腫瘍細胞を通常6週間より短期間試験管内培養し、試験管 内継代数を8に制限する。
次いて細胞を捨て、更なる試験管内および生体内実験において使用するため新し い細胞を貯蔵物から取り出す。そのような用心は、連続試験管内継代の結果とし て起こりつる表現型転換を最小にするために取る。lO%熱不熱性活性化ウシ胎 児血清むダルベツコ改良イーグル培地(DME)中で細胞を培養した。5%C0 2を含む湿潤大気中で37°Cの恒温槽中で培養物を増殖させた。McCart hyら、Biochemistry、 27. 1380−1388(1988 )により記載されたように0.05%トリプシンと1 mMEDTAを使ってフ ラスコから穏やかに細胞を取り出すことにより、細胞を一週間に2回継代培養し た。
ペプチドl■−旧を特徴づけるために、該ペプチドと他の細胞系との相互作用を 調べた。それらの細胞系としては、ビタミンとlO%FBSが添加されたMEM 中に維持された高度に転移性のヒト黒色腫細胞系A375M (これもFidl erにより提供)。
および、lO%FBSを有するDME中に維持された繊維肉腫細胞系UV223 7 MMが挙げられる。研究した他の細胞系としては、DME+10%C3中に 維持されたC6ラツト神経膠腫細胞系(ATCC。
#CCL107) ; 10%FBSを含むDMEとHAM F12の1:1溶 液中に維持された5CC9ヒト扁平上皮癌細胞系(ATCC,#CRL1629 ) ;5alk In5tituteのDavid 5chubertから得ら れ、そして補足物を含むF12H培地中に維持されたB65およびB104マウ ス神経芽より記載されたように単離され維持されたウシ大動脈内皮細胞系か挙げ られる。その開示は参考として本明細書に組み込Kleinmanら、 1oc hen+1stry、 21.6188−6193 (1982)の方法の変形 に従って、ラチリスムマウス中で増殖させたEnglebrethHolm S warm肉腫から■型コラーゲンを抽出した。DEAEアニオン交換クロマトグ ラフィーにより精製した■型コラーゲンを110.000 Xgで90分間の超 遠心にかけ、50Sより大きい透明凝集物を得た。上滑をデカンテーションによ り捨て、必要になるまで2mMジチオトレイトールを含む2Mグアニジン中で4 ℃にて貯蔵した。Waddell、 J、 Lab、 Cl1n、 Med、、  48.311−314 (1956)により記載されたようにして■型コラー ゲンの濃度を分光光度的に決定した。I型コラーゲン(ビトロゲン)は、Col Co11a Corporation、 Pa1o Alto、 CAから入手 した。
ペプチドのヨウ素化およびImmulon lプレート上への結合効率の測定 NaI 251でのペプチドの標識はMcCanaheyおよびDixon。
Methods Enzymol、、 70.210−213 (1980)に より記載された通りに行った。簡単に言えば、Na)IPO,緩衝液(pH7, 2)中の0.1■の各ペプチドを0.05■のクロラミンTと0.5mC1のN a+251(NEN Division of DuPont Co、、 Bo ston、 MA)と共に2分間インキュベートした。0.2■のNa2S2O 5の添加により反応を停止させた。5ep−Pak C18カラム(Water s Division of Milli−pore、 Bedford、 M A)を使った逆相クロマトグラフィーにより遊離のヨウ素を除去し、0.1%ト リフルオロ酢酸を含むアセトニトリル(50%)を使ってカラムから放射能標識 ペプチドを溶出させた。標識ペプチドを凍結乾燥し、使用するまで一80°Cで 保存した。Vollerの炭酸緩衝液で1〜10μg/−の範囲の濃度に希釈さ れている放射能標識ペプチドの100μ!アリコートを乾固することにより、9 6ウエルのポリスチレン製[mmulon 1プレート(Dynatech L aboratories、Inc−、Chantilly。
VA)のウェルに結合するペプチドの効率を測定した。接着および伸展アッセイ における該ペプチドの結合条件を模擬するために、該ウェルを洗浄し、そしてV ollerの炭酸緩衝液中の10■/rrLlのBSA溶液150μl/ウェル と共に2時間インキュベートした。次いでウェルを洗浄し、1%SDSを含む0 .5NNaOH150μm2/ウエルを使ってペプチドを可溶化することにより 、表面に結合したペプチドの量を定量した。Tm Analyticγカウンタ ー1193型中で結合した放射能の量を定量した。
下記の詳細な実施例への参照により本発明を更に記載する。
実施例1 ペプチドfV−H1に関する黒色腫細胞接着および伸展上記のように多数のヒト IVWコラーゲンの主要三重らせん領域由来のペプチドを合成した。ペプチドI V−旧を含むそれらのペプチドを、K 1735 M4黒色腫細胞の接着および 伸展を促進する能力について次のようにスクリーニングした。
M4黒色腫細胞の半集密的培養物を2μC1/mlの3H−チミジンで一晩放射 能標識した。接着アッセイの前に、ハンクス培地中の10mM EDTAを使っ て、あるいは細胞接着かEDTA処理後に保持されるであろう内因性細胞表面タ ンパク質を必要としないことを確証するためにトリプシン溶液(0,05%トリ プシン、 0.02%EDTA)中で、細胞を培養フラスコから取り出した。次 いで黒色腫細胞を洗浄し、20mM Hepesとlomg/m1BSAが補足 されたDME中に3〜4XIO’細胞/rrLIの最終濃度になるように細胞を 再懸濁した。該細胞は、トリバンブルー色素の排除に基づくと、この操作後も生 存力を保持した(〉95%)。
Vollerの炭酸緩衝液中に様々な濃度(1〜500μg/mj)に希釈すれ ている100μl/ウエルのIV−Hlペプチドを乾固することにより、[mm ulon 1 ミクロタイタープレートを調製した。細胞接着(または伸展)の 差が表面への示差的結合によるものてはないことを確証するために放射性ヨウ素 化ペプチド(上述)を使って、該プレートに結合するIV−)[1ペ−ブチドの 能力を測定した。Vollerの炭酸緩衝液中の10■/rrLlのBSA溶液 を使って37°Cで1時間、プラスチック上の部位への非特異的細胞接着をブロ ックした。次いでVoller/ BSA溶液を吸引し、各ウェルに150μl の接着培地(20mM Hepesと10■/71LIBSAを含むDME ) 中て5〜6 X103M4黒色腫細胞を添加した。該細胞を37°Cで30〜4 0分間(または成るアッセイについては90分間まで)インキュベートし、その 時点で細胞を伸展について視覚化するか、または接着を測定するために収得した 。洗浄して非接着細胞と弱接着細胞を除去した後、1%SDSを含む0.5N  NaOH150μl/ウエルを用いて細胞を可溶化することにより接着を定量し た。Beckman LS 3801液体シンチレーションカウンター中で結合 放射能を定量した。伸展測定は、少なくとも100細胞/ウエルを視覚化しそし て伸展細胞の比率を計算することにより、2重盲目試験において2人の別人によ って行った。各実験を最低3回繰り返し、与えられた実験内において各実験項目 を3通り測定した。
IV−Hlペプチドは、1〜500μg/−のコーティング範囲内て濃度依存形 式において黒色腫細胞接着を促進した(図3a)。
10μg/rILlのペプチドIV−H1のコーティング濃度において有意な細 胞接着(投入細胞の35%)が起こり、そしてペプチドIV−H1の100μg /ml溶液がコーティングされたウェルにおいて最大の細胞接着(投入細胞の〉 50%)が観察された。また1、黒色腫細胞伸展はペプチドIV−H1かコーテ ィングされた表面上で濃度依存形式において起こった。ペプチドIV−H1の1 00μg/mlコーティング濃度において40分以内に最大の伸展(投入細胞の 約70%)が観察された(図3b)。
ペプチドIV−旧媒介細胞接着および伸展かに1735 M4黒色腫細胞に特有 でないことを保証するために、他の種々の細胞種を、該ペプチドがコーティング された表面上での接着および伸展についてスクリーニングした。異なる胎芽性起 源の細胞および様々な種からの細胞を、ペプチドIV−H1がコーティングされ た表面上に接着しそして伸展する能力について研究した。細胞種は3つの主なグ ループから成った(表2を参照のこと):第一は、マウス高転移性に1735  M4黒色腫に加えて、高度に転移性のヒト黒色腫(A375 M)、ラット神経 膠腫(C6)、およびラット神経芽腫細胞(B104)を包含する、ペプチドr V−H1と■型コラーゲンの両方の上に接着および伸展した細胞;第二は、ウシ 大動脈内皮細胞およびヒト扁平上皮癌細胞系cscc9)を包含する、■型コラ ーゲン上では接着および伸展するがペプチドIV−■上では接着および伸展しな かった細胞;そして第三は、マウスUV2237 MM繊維肉腫およびラットB 65神経芽腫を包含する、■型コラーゲンまたはペプチドJV−H2のいずれか 一方に接着しなかった細胞。どの場合でも、BSAまたは対照ペプチドがコーテ ィングされた表面上での細胞接着および伸展はく5%であった。
表2 細胞種 起源の種 ペプチド[V−Hl” ■型コラーゲン%AD@ %SP  %AD 扁平上皮癌 ヒト 1.9 0 39.6運動における伸展および細胞接着の改 善を考慮して、黒色腫細胞の運動を直接促進する能力についてペプチドI■−旧 を研究した。Herbstら、前掲により記載された方法の変形により、8μm のポアサイズのポリビニルピロリドン不含有ポリカーボネートフィルターを備え た48ウエルの微小走化性チャンバー(Neuroprobe、 Bethes da、 MD)中でペプチド媒介M4黒色腫細胞運動を調べた。簡単に言えば、 ペプチドをVoller炭酸緩衝液中で希釈し、そして3通りにおいて50μ! アリコートを該チャンバーの下側のウェルに添加した。チャンバーにフィルター を決まった場所に取り付け、そして37°Cにて一晩インキユベートし、該ペプ チドをフィルターの下面に吸着せしめた。
次いでフィルターを洗浄し、培地(20mM Hepesを含むDME。
pH7,4)のみを含む新鮮なチャンバーに移した。次いて上側のウェルにDM E/Hepes培地中20.000/ウエルにおいて細胞を添加し、湿潤CO2 チャンバー中で37°Cにて6時間インキユベートシた。次いてフィルターを洗 浄し、固定し、染色し、フィルターを通って移動した細胞の数を、Herbst ら(前掲)に記載されたOptomax Image Analysis Sy stemを使って定量した。各実験を最低3回繰り返した。その結果は、ペプチ ド[V−旧が微小走化性チャンバー中での黒色腫細胞運動の濃度依存性増加を促 進したことを示す(図4)。20μg/mlはどの低いコーティングレベルにお いて有意なレベルの運動(BSA対照レベルの2倍)が観察され、一方フイルタ ーを100〜200μg/rILl溶液のペプチドIV−H1でコーティングし た時に最大の細胞運動(BSA対照レベルの5倍)が観察された。これは、完全 な■型コラーゲン10μg/ml溶液に応答する10倍のバックグラウンドレベ ルの黒色腫細胞運動に匹敵する(図4b)。
■型コラーゲン媒介M4黒色腫細胞接着、伸展および移動を阻害する過剰の可溶 性ペプチド[■−旧の能力を研究した。阻害研究にI型コラーゲンを含めること により、■型コラーゲン中のペプチドIV−旧配列の特異性を決定づけた。追加 の対照として、■型コラーゲン由来のペプチド17をコラーゲン媒介細胞活性を 阻害する能力について研究した。ペプチド17はペプチド[V−Hlと同様な長 さとアミノ酸組成を有するか、黒色腫細胞の接着または伸展を促進しない。トリ パンブルー色素の排除により証明されるように、細胞は調べた全てのペプチド濃 度の存在下で生存力を保持した。
それらの実験では、細胞接着アッセイにおいて使用するために、前の用量応答実 験において最大M4黒色腫細胞接着の172を与えたペプチドIV−H1、IV 型コラーゲンまたは■型コラーゲンの濃度(ペプチド50μg/mlおよび完全 タンパク質5ug/ml)を使って、上記実施例1に記載の通りに[mmulo n 1プレートをコーティングした。それらのペプチドを認識する細胞表面結合 タンパク質を占有するために、種々の濃度のペプチドの存在下(または非存在下 )で37°Cで20分間細胞をブレインキュベートした。上記実施例1に記載し たように伸展および接着を定量した。
上記実施例3に記載したようにVoller炭酸緩衝液中の■型コラーゲンまた は■型コラーゲンてフィルターの下側をプレコーティングすることにより、IV uコラーゲン媒介接触走性運動を阻害するペプチドIV−H1の能力を測定した 。コラーゲンコーティング濃度(5μg/ml)は、細胞運動の最大レベルの1 /2を与える濃度に基づいて選択した。細胞表面レセプターへの結合を考慮して アッセイ前に増加する濃度のペプチドと共に細胞を20分間ブレインキュベート することにより、細胞運動に対する該ペプチドの阻害効果を測定した。次いてタ ンパク質がコーティングされたフィルターを有するチャンバーの上側ウェルに、 ペプチドの連続存在下で細胞を添加した。
接着アッセイにおいて、外因性可溶性ペプチドIV−H1は、IV−旧およびI VWコラーゲン媒介黒色腫細胞接着を強力に阻害した(図5a)。ペプチドrV −H1がコーティングされた表面上への黒色腫細胞接着は、20μg/mlの可 溶性ペプチド[■−旧の存在下で40%近く阻害され、そして試験したペプチド IV−H1の最高濃度(500μg/Tnl)では80%阻害された(図5a) 。
同様に、■型コラーゲンかコーティングされた表面上への黒色腫細胞接着は、わ ずか20μg/m17の可溶性ペプチドIV−H1の存在下で20%阻害され、 そして調べたペプチドの最高濃度(500μg/m/)では70%程大きく阻害 された。対比して、1型コラーゲンがコーティングされた表面上への黒色腫細胞 接着は、可溶性ペプチドIV−H1の存在により影響されなかった。
その上、■型コラーゲン媒介黒色腫細胞接着に対する対照ペプチド17の効果は 、試験した最高濃度(500μg/rrLl)においてさえも全く観察されなか った(図3a)。
ペプチドIV−H1がコーティングされた表面上での細胞伸展は、200μg/ mlの可溶性ペプチドIv−旧の存在下で70%まで阻害された(図5b)。同 様に、■型コラーゲンがコーティングされた表面上での細胞伸展は、100μg /vtlのペプチドIV−旧の濃度で20%阻害され、そして調べた最高濃度( 200μg/rr#)においては細胞伸展のレベルが50%減少した。対比して 、ペプチドIV−H1での細胞の前処理は、I型コラーゲンがコーティングされ た表面上での細胞伸展の比率に全く影響を与えなかった。対照実験では、余分な ペプチド17(図5b)は■盟コラーゲンまたはペプチドIV−H1がコーティ ングされた表面上での細胞伸展に全く影響を与えなかった。
最後に、■壓コラーゲン媒介細胞運動は、用量依存形式においてペプチドIV− H1により阻害され、50μg/mルベルのペプチドtV−旧において80%の 最大阻害を有した(図5c)。
しかしながら、I型コラーゲンでプレコーティングしたフィルターを通る黒色腫 細胞運動は、ペプチドIV−H1の存在により阻害されなかった。ペプチド17 は■型コラーゲン媒介細胞運動に対して全く効果がなかった。
実施例5 BaumingerおよびWilchek、 Methods in Enzy mology。
H,Van BunakisおよびJ、J、 Langone編、 70.15 1−159 (1980)により記載された方法に基づいて、カップリング剤と してカルボジイミドを使ってアオガイヘモシアニン(KLH: SigmaCh emical Co、)と接合されたペプチドIv−旧に対してポリクローナル 抗体を惹起せしめた。簡単に言えば、等量(重量で)のペプチドとKLHを水に 可溶化し、そして水に溶解された10倍過剰(重量で)の1−エチル−3−(3 −ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(Sigma Chemic al Co、)と混合した。ニューシーラント白ウサギを、完全フロインドアジ ュバント中のウサギ−匹あたり約2■のペプチド/KLH接合体を背中へ複数回 皮肉注射することにより免疫処置した。その後、不完全フロインドアジュバント 中で隔週のブースター注射を筋肉内に与えた。4回目の免疫処置後144回目血 清を回収し、未接合のペプチド、起源のタンパク質および種々の他のリガンドに 対する反応性についてRIAにより試験した。
50%硫酸アンモニウムの最終濃度における4°Cでの一晩の沈澱により正常ウ サギ血清から免疫グロブリンG(IgG)を精製し、プールした。再溶解させた 沈澱を0.035M NaC1,0,025M Tris、 pH8,8に対し て透析し、以前に記載されたように(Skubitzら、 1987) DEA EカラムクロマトグラフィーによりIgGを精製した。IgGの純度を5DS− PAGEにより測定した。精製[gGの免疫反応性の保持をRIAにより確認し た。
B、 IV−旧抗体特異性についてのアッセイ免疫血清および精製抗ペプチド[ ■−旧IgGを、5kubitzら。
−貼エエ心±L上胚=’ 173.349−369 (1987)に記載された ようにして、96ウエルのポリスチレンImmulon 1プレート中での間接 固相RIAにより特異性についてスクリーニングした。簡単に言えば、Voll erの炭酸緩衝液中の種々の濃度のタンパク質またはペプチド50μlを各ウェ ルに加え、29°Cで一晩乾固した。翌日、5%BSA (第V分画、脂肪酸不 含有、Sigma ChemicalCo、 ) 、0.1%Triton X −100および0.02%NaN 3を含むPBS200μlを各ウェルに添加 した後、37°Cて60分間インキュベートした。この緩衝液の除去後、5%B SAおよび0,02%NaN、を含むPBS中の種々の希釈度の精製1gG 1 00μlを二連りに添加し、ウェルを37°Cで1時間インキュベートした。上 記緩衝液での3回の洗浄後、ウサギIgGに対して向けられた約100.000  cpmの125 I標識ロバ[gG (比活性5μC1/μg :Amers ham、 ArliArlln Heights、 [L )を含む5%BSA /PBS十NaN、 100μlの添加により、結合したtgGを検出した。3 7°Cての1時間のインキュベーション後、洗浄により未結合の抗体を除去した 。60°Cでの15分間の100μlの2M NaOHとのインキュベーション 後、可溶化したタンパク質をガラス管に移し、Tm Analyticγカウン ター1193型中で放射能を測定した。
KLH接合ペプチド[V−Hlに対して生じた精製[gGをR[Aにより免疫反 応性についてスクリーニングした(表3参照)。
抗ペプチドIV−HI IgGの反応性は■型コラーゲン特異的てあった。とい うのは、該IgGは■型コラーゲンおよびペプチド[V−Hlを認識したが、■ 型コラーゲンを認識しなかったからである。対照の精製正常ウサギIgGは■型 コラーゲンとも合成■壓コラーゲン由来ペプチドのいずれとも反応しなかった。
ペプチドIV−H1に対するポリクローナル抗体を調製し、■型コラーゲン媒介 M4黒色腫細胞接着、伸展および運動を阻害する能力について試験した。それら のアッセイでは、前の用量応答実験において最大M4黒色腫細胞接着の半分を与 える濃度のペプチドl■−旧、■型コラーゲンまたはI型コラーゲン(ペプチド 50μg/rnl、完全タンパク質5μg/ml)を使って、細胞接着アッセイ に使用するために実施例1に記載のように(mmulon 1プレートをコーテ ィングした。
表面結合タンパク質中の対応する配列をブロックするために、タンパク質コーテ ィング表面を種々の濃度の精製正常ウサギIgGまたはペプチドIV−H1に対 する精製IgGと共にインキュベートした。次いでペプチドまたはIgGの連続 存在下において細胞をウェルに分配し、37℃で30分間インキュベートした。
上述した通りに伸展と接着を定量した。
加えて、下側ウェルでのタンパク質コーティングフィルターを抗体と共に20〜 30分間インキュベーションして■型コラーゲン分子内のIV−H1配列を結合 させる(即ちブロックする)ことにより、接触走性に対する抗ペプチドIV−H I IgGの阻害効果を測定した。次いで細胞を上側ウェルに添加し、上記実施 例4に記載の通りにアッセイを行った。
(リガンド) IgG濃度(μg/ml)タンパク質またはペプチド 0.00 1° 0.004 0.02 1.0ペプチドIV−Hl 2996@3179  3705 3927■型コラーゲン 127 290 779 1747■型 コラーゲン 69 71 110 198フイブロネクチン 88 73 88  257ペプチドIV−Hl 、完全な■盟コラーゲンまたはI型コラーゲンが コーティングされた表面上への黒色腫細胞接着を、増加する濃度の抗ペプチドI V−HI IgGの存在下でモニタリングした。50μgodのペプチドtV− 旧がコーティングされた表面上の黒色腫細胞接着は、20μg/rltlの抗[ V−Hl [gGにより40%阻害された(図6a)。試験した抗体の最高濃度 (500μg/yd’)のところで最大阻害(70%)が観察された。抗+V− HI IgGとのブレインキュベーションにより、■型コラーゲンへの細胞接着 も濃度依存形式において減少した。わずか20μgzWの抗ペプチドIV−HI  IgGの存在下て有意な阻害(20%)が観察され、そして500μg/ml の抗ペプチドIV−旧[gGの存在下では40%の接着阻害が観察された。対比 して、抗ペプチド[V−HIIgGとのブレインキュベーションは、I型コラー ゲンがコーティングされた表面への黒色腫細胞接着のレベルを減少させなかった 。正常ウサギIgGの存在下では、使用した最高濃度(500μg/mj’)に おいてさえも、いずれかのコラーゲン性タンパク質がコーティングされた表面へ の黒色腫細胞接着の阻害は全く観察されなかった。これは、正常ウサギIgGに よるペプチドIV−旧への細胞接着の阻害が無いことにより証明される(図6a )。
ペプチド[V−Hl 、完全な■型コラーゲンまたはI型コラーゲンがコーティ ングされた表面上での黒色腫細胞伸展をモニタリングした。ペプチド[V−Hl かコーティングされた表面上での細胞伸展は、20μg/dはとの低レベルの抗 ペプチドIV−HIIgGにより有意に(50%)減少し、そして50μg/m lにおいて最大阻害(80%)か観察された(図6b)。同様に、■型コラーゲ ンがコーティングされた表面上での細胞伸展は、50μg/mlの抗ペプチドI V−HI IgGの存在下で20%減少し、この[gGが100μg/mlで存 在した時は60%はど大きく減少した。
対比して、I型コラーゲンかコーティングされた表面上での細胞伸展はこのrg Gにより影響を受けなかった(図6b)。
対照の正常ウサギIgGは、ペプチドIV−H1、IV型コラーゲンまたは1型 コラーゲンがコーティングされた表面上での細胞伸展に影響を与えなかった。
運動アッセイに細胞を添加する前に、コラーゲンがコーティングされたフィルタ ーを抗ペプチドIV−HI IgGと共にインキュベートすることにより、■型 コラーゲンにより媒介される黒色腫細胞接触走性に対する抗ペプチドIV−HI  IgGの効果をモニタリングした(図6c)。運動は濃度依存形式において減 少し、100μg/rILlのIgGて70%の最大阻害を有した。対比して、 I型コラーゲンがプレコーティングされたフィルターを通過する細胞運動は、該 フィルターと抗ペプチドIV−H1【gGとのブレインキュベーションにより阻 害されなかった(図6c)。正常ウサギIgGは■型コラーゲン媒介細胞運動に 対して全く効果がなかった。
第9日のニワトリ胚から外科的にを髄神経節を単離した。
この神経組織から外科的および酵素的に結合組織を除去した。
単離した細胞の残部は神経細胞、ダリア細胞および残余の神経芽細胞を含んだ。
次いで細胞を培地1−あたり40.000細胞に希釈した。細胞懸濁液0.51 nlを、上記実施例1に示したようにペプチドIV−旧並びに種々の正および負 の対照かコーティングされている241mmulon [プレートのウェルに添 加した。
37°Cの湿潤恒温槽中で該プレートを24時間インキュベートした。次いで培 地を除去し、プレートを洗浄して非接着細胞を除去した。1%グルタルアルデヒ ド溶液を使って接着細胞を固定した。表面に接着した神経細胞の数並びに神経突 起を伸長している神経細胞の数の定量を二重盲目条件下で2人によって行った。
その結果は、濃度依存形式において神経細胞接着および神経突起の伸長か促進さ れたことを示す(図7)。
5μg/mjl’の濃度のペプチドEV−H1か最大細胞接着をもたらし、一方 50μg/mlの濃度が接着神経細胞からの神経突起の最大伸長を引き起こした 。
一緒にしたそれらの結果は、ペプチドIV−H1が腫瘍細胞接触、伸展および運 動の過程における主要な関係物であり、そしてそれが結合するであろう細胞種に 関して高度に特異的であることを示す。
本発明のポリペプチドの多数の実際的用途か想像され得る。
そのような用途としては、悪性細胞の転移および侵入を阻害する能力、診断手段 としての利用、および神経の再生を促進することが挙げられる。
過去に、選ばれたラミニン領域が侵入性細胞系の転移の可能性を減少させる能力 について研究されている(McCarthYら、Cancer Met、 Re v、、 4.125−152 (1985) ) 、この効果は、ラミニンの細 胞表面レセプターの飽和、即ち中和、により媒介される。本発明によれば、本明 細書に与えられたデータは、■型コラーゲン由来のポリペプチドIV−H1のレ セプターが悪性細胞の細胞表面上に存在することを示唆する。結論として、過剰 の可溶性ポリペプチドまたはペプチドIV−旧のポリクローナル[gG抗体を使 って■型コラーゲンレセプターをブロックすることができ、従ってそれらの転移 可能性を減少させることができる。加えて、適当な化学療法剤と結合させたペプ チドIV−H1は、悪性細胞増殖を診断および治療するのに用いることができる 。
また、本発明のペプチドは、損傷を受けた神経組織の再生を促進するのに有用で あるとわかるだろう。特に、ペプチドIV−H1は神経堤起源の細胞のみの接着 を促進するので、神経細胞の過剰増殖を援助する。例えば、神経細胞は接着する が、内皮細胞は接着しない。よって、該ペプチドの結合特異性は内皮細胞が人工 的な神経成長を妨害するのを防ぐ。
様々な特定の好ましい態様および技術への参照により本発明を記載してきたが、 本発明の精神および範囲内に維持したまま、多数の変更および改良を行い得るこ とは理解されよう。
井 FIG、 2 FIG、2 C0NTINUED ペプチド濃度 (uq/m1) FIG、 3A ペプチド濃度 (u$I) FIG、 3B ペプチド濃度 (1,197m1) FIG、 4A ■型コラーゲン濃度Cu&m1) FIG、4日 0 100 Zoo 300 400 500ペプチド濃度 (uq/m1) ペプチド濃度 ωg/m1) 0 1o 20 30 40 50 ペプチド濃度 (ug/m1) IgG濃度 (1,197m1) 0 50 100 150 Zo。
IgG濃度(1,197m1) 00l濃度 (ug/m1) ペプチド IV−81濃度(μg/ウェル)FIG、 7 要 約 書 ■型コラーゲン細胞接着、伸展および 運動活性を有するポリペプチド 細胞接着、伸展および運動活性を有する一方、高い細胞特異性を保持している: 次式: gly−val−1ys−gly−asp−1ys−glY−asn− pro−gly−trp−pro−gly−ala−proを有するポリペプチ ドが提供される。化学診断および化学療法装置といった医学適用も提供される。
補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の8) 平成4年4月9日

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.式: 【配列があります】 のポリペプチド。
  2. 2.適当な生物学的に適合性の剤と結合された、式:【配列があります】 のポリペプチドを含んで成る、悪性細胞増殖の検出用の化学診断装置。
  3. 3.適当な生物学的に適合性の剤と結合された、式:【配列があります】 のポリペプチドを含んで成る、悪性細胞増殖の治療用の化学療法装置。
  4. 4.細胞の接着および伸展並びに黒色腫細胞運動を促進する、主要三重らせん領 域の連続コラーゲン性領域由来のIV型コラーゲンのα1鎖のアミノ酸配列を含 んで成るポリペプチド。
  5. 5.前記ポリペプチドが式: 【配列があります】 を有する、請求項4のポリペプチド。
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