【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕
本出願を通して、種々の刊行物が括弧内のアラビア数字で参照される。これら全
ての刊行物は、請求の範囲の直前の明細書末尾に列挙しである。これらの刊行物
の開示は、その全体が、ここに記載され権利請求される本発明の日に、当業者に
知られた技術の状態をより完全に記述するために参考として本出願に取り込まれ
る。
動物ウィルスのライフサイクルは、宿主細胞の多量の感染に必要とされる一連の
現象によって特徴付けられる。複製サイクルの最初のステップは細胞表面へのウ
ィルスの付着であり、この付着は、標的細胞表面の受容体に対するウィルスの付
着タンパク(VAP)の特異的な相互作用によって媒介される。ウィルスの宿主
レンジ及び属性は、主にこれら受容体の発現パターンによるものである。VAP
とその細胞受容体との相互作用は、ウィルス性疾患の感染および病理に重要な役
割を演じ、また抗ウイルス治療剤の開発を目的とした重要な領域を提供する。
細胞受容体は、タンパク、糖鎖および脂質を含む膜の全ての成分を具備し得る。
標的細胞表面へのウィルスの付着を媒介する分子の同定は、数例しか行われてい
ない。最も広範に特性が明らかにされたウィルス受容体タンパクは、CD4(T
4)である(1)。CD4は、主にヘルパーTリンパ球および単球/マクロファ
ージ系列の細胞表面に発現する非多形性の細胞表面糖タンパクである。CD4は
、抗原提示細胞表面の主要組織適合性遺伝子複合体(MHC)クラス■分子と共
働して、効率的な細胞性の免疫応答相互作用を媒介する。
CD4はまた、人間においてはヒト免疫不全ウィルス(HIV)との相互作用の
標的になる。
HIVは表面にCD4を発現している細胞、主にヘルパーTリンパ球および単球
/マクロファージに感染し、免疫機能を徐々に喪失させ、ヒト後天的免疫不全症
候群(AIDS)の発病をもたらす。HIV複製サイクルの初期相には、HIV
の外部エンベロープ糖タンパクgp120と、表面CD4(Kdは略4xlQ−
9)との間の親和性の高い相互作用が含まれる(2)。幾つかの系統についての
証拠は、ウィルスの感染性に関するこの必要性を示している。イン・ビトロにお
いては、HIVに対して耐性である細胞をHIV感受性にするためには、CD4
を発現しないヒト細胞内に、CD4を発現する機能的cDNAを導入すれば充分
である(3)。イン・ビボにおいて、ウィルス感染はCD4を発現している細胞
に限定されるように思える。細胞表面のCD4に対するHIVg p 1211
の結合に続いて、ウィルス膜および標的細胞膜が融合し、ウィルスキャプシドは
標的細胞の細胞質内に導入される。
HIVのg p 120及びCD4の間の相互作用に関する特性の解明は、両分
子をコードするcDNAクローンの単離によって容易になっている。CD4は非
多形性で且つ系列限定の細胞表面糖タンパクであり、これは免疫グロブリン遺伝
子スーパーファミリーの一員である。完全な長さのCD4、並びに切断された不
完全な可溶性CD4変種(sCD4)の両者についての高レベルの発現が、安定
した発現系に記述されている。多量の精製5CD4が入手可能になったことによ
り、この複雑な糖タンパクの構造に関する詳細な理解が可能になっている。成熟
CD4は55キロドルトンの相対分子量(Mr)を有しており、V 1−V4と
称される四つのタンデム免疫グロブリン様領域を含んだアミノ末端の372アミ
ノ酸細胞外ドメインと、これに続<23アミノ酸のトランスメンブランドメイン
及び38アミノ酸の細胞質セグメントとからなっている。
アミノ末端免疫グロブリン様ドメインV1は、カッパ軽鎖可変領域との間で32
%の相同性を有している。四つの免疫グロブリン様ドメインのうちの三つ(Vl
、V2およびV4)はジスルフィド結合を含んでおり、該分子のカルボキシ末端
部分におけるN−結合されたグリコジル化部位が利用される(4.6)。
切断された不完全な5CD4を用いた実験により、HIV・g p 120に対
する高い親和性を決定する領域は、アミノ末端免疫グロブリン様ドメインVl内
にあることが示された(7−9)。vlの変異分析によって、免疫グロブリンの
第二相補性決定領域(CDR2)との構造的相同性を有する領域を具備した、分
離されたg p 120結合部位(成熟CD4タンパクの残基38−52)が定
義された(9)。Vl、V2が大量に製造されることによって、この二つのアミ
ノ末端免疫グロブリン様領域の構造的分析が可能になっている。2.3オングス
トロームの解像度で決定された構造によって、該分子は、連続的なベータ鎖で結
合された免疫グロブリン折り畳み構造を含んだ、二つの密接に関連したドメイン
を有することが明らかになった。モノクローナル抗体、クラスIIMHC分子お
よびHIV−gp120 (変異分析によって決定されたもの)のための推定さ
れる結合部位は、分子表面に存在する(10゜11)。
CD4細胞外セグメントの全体の可溶性変種(V 1−V4、s CD4)が記
述されており、これはHIV感染の治療に対する可能な治療上のアプローチであ
ると思われる(12)。
イン・ビボの実験によって次のことが示される:1>5CD4は、HIV−gp
120への結合によって「分子的誘因物」として作用し、ウィルス付着およびこ
れに続くヒト細胞の感染を阻害する;2)sCD4は、ウィルス表面からウィル
スエンベロープ糖タンパクg p 120を「剥ぎ取るに3)scD44;Lウ
ィルスに媒介された細胞融合を阻害することによって、細胞間でのウィルスの広
がり、即ちHIV感染細胞から非感染細胞へのウィルスの広がりを阻止する(1
.13)。
イン・ビトロでの結果に加え、シミアン免疫不全ウィルス(S I V)に感染
したアカゲザルにおいて5CD4を用いた実験が記載されている。これらの研究
によって、SIVに感染したアカゲザルに2ミリグラムの5CD4を28日間投
与(筋肉内)すると、抹消血液リンパ球および骨髄からウィルスを単離する能力
か減少することが示された。加えて、骨髄中の顆粒球−マクロファージおよび赤
血球前駆細胞コロニーの増殖は正常レベルに戻った。これらのデータは、SIv
感染感染アカ用ザルする5CD4の投与が、ウィルス貯蔵庫の縮小を導びくこと
を示唆している。
ヒト臨床試験のフェーズIによって、30mg/日の高い投与量で投与した場合
にも、5CD4は顕著な毒性または免疫原性を伴わないことが示された。薬物動
態学的研究によって、5CD4の血清半減期は静脈投与によれば45分、筋肉内
投与後では9.4時間、薬物が皮下に投与された後ではl013時間であること
が明らかになった(14.15)。CD4細胞のカウント及びHIV抗原のレベ
ルに関して、予備的な抗ウイルス的研究では結論が出ていない。最大耐容量に達
しないため5CD4の抗ウイルス効果は過少評価されており、特に、主要なウィ
ルス単離に比較して、HIV−1の実験室株を阻害するのに必要な5CD4濃度
の相違に関する最近のデータにおいてはそうである(16)。
5CD4を用いたこれらイン・ビトロ及び霊長類での研究、並びにヒト臨床研究
では勇気づけられる積極的な結果が得られたが、これらは又、幾つかの制約をも
規定している。第一に、測定された5CD4の血清半減期が相対的に短い。第二
に、細胞表面CD4およびウィルス表面g p 12i)が多価であるのとは対
称的に、5CD4はg 1) 120結合に関して一価である。第三に、5CD
4はHIV感染細胞に対して細胞障害性ではない。第四に、5CD4は胎盤を有
意に通過し得ない。
従って、CD4の免疫グロブリン様特性の利点および免疫グロブリン自体の有利
な性質を併有したキメラCD4分子(即ち、CD4−免疫グロブリン・融合)が
記載されている。
免疫グロブリン又は抗体はBリンパ球によって製造される抗原結合性分子であり
、これは液性免疫応答を包含する。免疫グロブリン分子の基本的なユニットは、
二つの同じ重鎮および二つの同じ軽鎖からなる。夫々の鎖のアミノ末端は、アミ
ノ酸配列が可変の領域(可変領域)を含んでいる。重鎮および軽鎖の可変領域は
相互作用して、二つの抗原結合部位を形成する。夫々の鎖のカルボキシ末端は、
アミノ酸配列が一定である領域(定常領域)を含んでいる。軽鎖は単一の定常領
域を含んでいるのに対して、重鎮の定常ドメインは四つの分離したドメインに分
けられる(CHI、ヒンジ、CH2゜及びCH3)。免疫グロブリン分子の重鎮
には、ミュー(M)、デルタ(D)、ガンマ(G)、アルファ(A)及びニブシ
ロン(E)を含む幾つかのタイプが存在する。免疫グロブリン分子の軽鎖には、
カッパ又はラムダの二つのタイプが存在する。重鎮および軽鎖の個々のタイプに
は、エフェクター機能において異なり得るサブタイプが存在する。組み立てられ
た免疫グロブリン分子は、それが具備する重鎮のタイプに由来した名前が付され
る。
モノクローナル抗体の発展によって、動物またはヒトの血清から得られる抗体の
固有の不均一性の問題が解消されてきている。しかしながら、殆どのモノクロー
ナル抗体はマウス起源の細胞に由来しており、従って、ヒトニ投与されるときに
は免疫原性を有する。より最近では、分子遺伝学とモノクローナル抗体技術との
組み合わせによって、「ヒト化された」キメラ抗体のイン・ビボでの製造が開発
されている。これらのキメラ抗体においては、ヒト免疫グロブリンにおける重鎮
および軽鎖の可変ドメインが、ネズミモノクローナル抗体に由来する重鎮および
軽鎖の特異的な可変ドメインで置き換えられる(17−19)。この遺伝子操作
の結果、特定の抗原に対する特異性およびヒト免疫グロブリンの特性をもった分
子が得られる。
CD4の配列解析および構造解析によって、前記臼つの細胞外ドメインは免疫グ
ロブリン様であることが示された。免疫グロブリンのFc部分は該分子の異化速
度を制御しく14〜21日の血清半減期)、また種々のエフェクター機能を提供
するから、幾つかの報告は、免疫グロブリンの可変領域および定常領域をCD4
の免疫グロブリン様ドメインで置き換えることを記載している(21−24)。
キメラガンマド重鎖二量体をもたらすCD4−IgG1・重鎖融合タンパクが記
載されている(21)。これらの分子は、ヒンジ、CH2およびCH3ドメイン
に加えて、ガンマ1重鎖CHIドメインを含んでいる。しかしながら、軽鎖の不
存在下でCHIドメインが発現すされると、K重鎖の組み立て及び哺乳動物細胞
からの分泌は効率が低い(25)。
その後、CHIドメイン及びヒンジ領域の最初の5アミノ酸を欠いたCD4−I
gG1φ重鎖融合タンパクは、高レベルで分泌されることが記載された(22)
。これら融合タンパクは、Fc受容体結合、HIB−1感染細胞に対する抗体依
存性細胞媒介細胞障害性(ADCC) 、及びFc受容体依存性の機構を介した
胎盤通過のような、免疫グロブリン分子の種々のエフェクター機能を保持してい
る。CD4−I gM・重鎮融合タンパクもまた記載されている(26)。加え
て、CD4のVl、V2ドメインがガンマ1重鎖のCHLヒンジ、CH2および
CH3ドメインに融合されたCD4−IgG1・融合タンパク、及びCD4のV
l、V2ドメインがカッパ軽鎖の定常領域に融合されたCD4−1gG1・融合
タンパクが記載されている(29)。
また、CD4を毒素に結合した融合タンパクが構築され、そのHIV感染細胞を
殺す能力が試験されている。一つの研究においては、5CD4が、リポソームを
不活性化してタンパク合成を阻害し、細胞を殺すリシンの脱グリコジル化された
A鎖に結合された(27)。この融合タンパクは、HIVの五つの異なった単離
体で感染された細胞を特異的に溶解するが、非感染細胞に対しては無毒である。
別の研究においては、CD4のVl、V2ドメインがシュードモナスエキソトキ
シンAのドメイン■および■に結合された(28)。この融合タンパクは、HI
Vエンベロープ糖タンパクgp!20を発現する細胞に特異的に結合し、該細胞
内でのタンパク合成を阻害する(25)。
ヒト単球およびマクロファージ(M/M)はCD4を発現し、HIVに感染し得
、感染の貯蔵庫およびウィルス播種担体として働くことが確立されている(29
)。更に、ヒトM/MはFc受容体をも含んでおり、このFc受容体は、M/M
が特定のIgG分子のFc部分を介して該1gG分子に結合する原因である(表
1参照)。親和性の高いFc受容体(FcRI)は、単量体IgGおよび複合体
IgG(抗原プラス抗体)に結合する。FcRIのIgGアイソタイプに対する
親和性の序列は、IgG1=IgG3>1gG4>であり、またI gG2とは
相互作用しない。親和性の低いFc受容体(FcRff)は、複合体の形のIg
G寄りも低い親和性で単量体1gGに結合する。親和性の序列についていえば、
IgG1及び1gG3の結合はI gG2及び1gG4のそれよりも大きい(3
0)。
F c RI 72.000 高い 単球 1gG1.1gG3>FcRU 4
0.0(11) 低い 単球 1gG1.1gG3>血小板 1gG2.1gG
4
好中球
F c m 50−70.000 低い 好中球 1gG1.1gG3(Ger
ge171. and Sarma7 G、 (1990) FASEB 1.
4:3275から抜粋した表)
HIV+患者の血清がHIVエンベロープ糖タンパクヲ認識する低力価の抗体を
含むという最近のデモンストレーションのために、M/Mの感染が低力価の抗H
IV抗体によって、恐らくはHIVおよびFc受容体の交差結合により増大され
ることが観察されている(31)。イン・ビトロ並びにアヵゲザルにおいて、デ
ングル熱ウィルス、黄熱ウィルス及びシンドビスウイルスによりマクロファージ
の感染が増大することが良(記録されている(32)。このような増大は、これ
らウィルスに対する準無力化抗体の存在下で生じることが示されており、該抗体
は該ウィルスのオンソニン化作用を有し、又これを細胞表面のFcR5(または
相補的受容体)に結合する。HIVの場合、この交差結合はM/Mの表面にHI
Vを濃縮するように作用する。5CD4は低力価抗体で見られる増大を阻害する
ことができるから、M/M表面に濃縮されたウィルスは、次に細胞内への侵入の
ためにCD4を利用することができる(31)。
最近、バイルン等(22)は5CD4の血漿半減期を増大させるため、並びにキ
メラ分子にエフェクター機能を与えるために、IgG1アイソタイプのCD4−
IgG・キメラ抗体を製造した。従って、該分子はM/M表面に存在するFc受
容体に結合する能力を有し、これら細胞タイプの感染を潜在的に増大させる。こ
れら細胞タイプの感染の増大は、新規治療剤の開発においては考慮すべき重大な
問題であるがら、CD4−IgG分子を設計する我々の目的は、M/M−Fc受
容体に結合する能力が大幅に減少したI gG2タイプを用いることである。更
に、ヒトIgG1抗体はアロタイプ変種を含むのに対して、ヒトI gG2抗体
は顕著なアロタイプ変種を含まないように思える(33)。従って、免疫グロブ
リンドメインを含む組換分子に対する可能な免疫応答を回避するために、我々は
多形性が最も少なく、且つマクロファージ表面にHIVを濃縮する能力が低下し
た分子を選択した。
第二に、妊婦に対するCD4−IgG1の投与についても、胎児感染の増大が同
様に観察されることが示され得る。例えば、胎盤の合胞体栄養細胞層の形質膜に
Fc受容体が含まれることが記述されている(30)。母体−胎児の間の免疫グ
ロブリンの輸送は主にIgGクラスに限定されるので、受動免疫は、特異的なF
c受容体の細胞透過機構を介した胎盤を横切る特異的輸送によって達成され得る
と考えられる。更に、胎盤合胞体層の膜上に存在するFc受容体は、前記IgG
1タイプの免疫グロブリンが該受容体に対する略10〜20倍高い結合親和性を
有する点において選択的であるように思える。
事実、全てのIgGサブタイプの中で、IgG1及び3は該受容体に対して最も
高い親和性を有し、IgG4がこれに続き、最後がI gG2である(30)。
これらの結果は、ヒト胎盤からのFcRのクローニングで得られた結果、即ち該
受容体がM/M上に見られるFcRIIタイプに非常に似ていることを示す結果
と一致する。胎盤を通過する免疫グロブリンの輸送は子宮内の胎児にとって有益
であり得るとの議論は可能であるが、特定の病原(HI Vのような)に提示さ
れた母体の特定の免疫グロブリンは、ポリIg受容体を介した上皮(epith
elia)を横切るIgAの輸送に発展する機構と同様、Fc依存機構を介した
胎盤を横切る輸送を容易にして胎児の感染を増大し得るとの議論もまた可能であ
る(34)。従って、胎盤を通過して胎児血清中に濃縮することが示されている
特定のCD4−IgG1・融合タンパク(22)は、HIVに胎盤障壁を横切る
新しい機構をを提供することにより、胎児にとって有害となり得る。
今回、我々は特定のCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ポモニ量体が、1年以上前に
記述されたCD4−IgG1・重鎖ポモニ量体に比して利点を提供することを発
見した。特に、我々はCD4のVIV2ドメインを含むCD4−ガンマ2・キメ
ラ重鎖ホモニ量体を構築した。このキメラ重鎖ポモニ量体は、哺乳動物細胞内で
効率的に組み立てられ、哺乳動物細胞から効率的に分泌されて、このキメラ重鎖
ホモニ量体を発現する細胞の培地から効率での回収および精製を可能とする。
このホモニ量体を構築するために、我々はヒトガンマ2・重鎮からの全体のヒン
ジ領域、CH2およびCH3領域を用いた。これは二量体化および効率的な分泌
の原因であるヒト・IgG2分子の定常ドメインを含むキメラ分子をもたらす。
これは、カプロンおよびグレゴリ−(2o)によって記述された、CD4−1g
G1・重鎖二量体中にCHIを含み、組換分子の分泌および細胞培養からの回収
性が乏しい重鎖二量体とは対照的である。我々はまた、効率的な二量体化を提供
するために、本発明のCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体中にガンマ2・
重鎮の全体のヒンジドメインを含ませた。
何故なら、このドメイン中に含まれるシスティン残基は、ポモニ量体の第二鎖に
対してジスルヒド結合を形成し、二つの鎖を正しい空間的配置に位置付けて抗原
結合部位の形成を容易にする原因だからである。
更に、全体のヒンジドメインを含ませることによって、我々は重鎖二量体の切片
のフレキシビリティ−を維持し、補体活性化およびFc受容体結合のような生物
学的機能の調節を(29)可能とした。
I gG2免疫グロブリンは単球、マクロファージ及び胎盤膜上のFc受容体に
結合する極めて減少された能力を有するから、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホ
モニ量体およびCD4−IgG2・キメラヘテロ四量体の構築によって、CD4
−ガンマドキクラ重鎖ホモニ量体およびCD4−IgGトキメラヘテロ四量体に
はない多くの利点を有するキメラタンパクがもたらされる(20.23,24.
26)。、更に、他のIgGタイプに比較すると、ヒトI gG2は顕著に多形
性が少なく、従ってヒトに投与されたときの免疫原性は小さくなる。これは、多
くのアロタイプを含んでおり、従ってヒトに投与されたときに免疫原性となる可
能性が高いヒト1gG1とは対照的である。
CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体に加えて、我々はヒトガンマ2・重鎖
のCHI、ヒンジ、CH2およびCH3ドメインに融合されたCD4のVIV2
ドメインを含んだ、CD4−IgG2・重鎖を構築した。これらの分子はCD4
− I gG2・キメラヘテロ四量体をコードし、またヒト・カツバ軽鎖(又は
ラムダ軽鎖)の全体の定常ドメインに融合されたCD4のVl及びV2ドメイン
を含むCD4−カッパ・キメラ軽鎖の存在下で同時発現されると、前記へテロ四
量体の製造を可能にする。このへテロ四量体は、二つのCD4−IgG2・キメ
ラ重鎖及び二つのCD4−カッパ命キメラ軽鎖を具備する。CHIドメインを含
む重鎮の製造は、CD4−カッパ・キメラ軽鎖との効率的な会合または共働を可
能とし、CD4−IgG2・キメラヘテロ四量体の効率的な分泌をもたらす。こ
れらCD4−1gG2・キメラヘテロ四量体は、重鎖二量体に比較して、増大し
た血清半減期およびHIVに対する増大したアビディティーを有する。
〔発明の概要〕
本発明は、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体をコードする発現ベクター
を提供する。本発明はまた、CD4−I gG2・キメラヘテロ四量体の重鎮を
コードする発現ベクターを提供する。最後に、本発明はCD4−I gG2・キ
メラヘテロ四量体の軽鎖をコードする発現ベクターを提供する。
〔図面の簡単な説明〕
図1:A)CD4−ガンマ2・キメラ重鎖遺伝子のドメイン構造;B)CD4−
ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体のタンパク構造。下に示した配列は、CD4
(Ptu176)とヒトガンマ2・重鎮のヒンジ領域との間の連結部の1文字ア
ミノ酸コードである。なお、ガンマ2・重鎖のヒンジ領域は四つのシスティン(
テキストの考察を参照)を含んでいる。略語:LはヒトCD4のリーダー(シグ
ナル)配列;VIV2はヒ)CD4のアミノ末端可変様ドメイン:Hはヒトガン
マ2・重鎖のヒンジ領域、CH2およびCH3はヒトガンマ2参重鎖の第二およ
び第三定常領域。
図2 : A)CD4−I gG2・キメラヘテロ四量体の発現に用いられるキ
メラ遺伝子のドメイン構造。上部はCD4−ガンマ2・キメラ重鎖遺伝子;下部
はCD4−カッパ・キメラ軽鎖遺伝子。B)CD4−I gG2・キメラヘテロ
四量体のタンパク構造。略語: CHI−CH2−CH3はヒト・カッパ軽鎖の
第一、第二及び第三定常領域;C−カッパはヒト・カッパ軽鎖の定常領域。
図3:CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体(−末鎖)のDNA配列および
予想タンパク配列。夫々の行の末尾の番号はヌクレオチド位置を示す。夫々の行
の上の番号は、(1文字コードで与えられる)アミノ酸位置を示す。タンパクド
メインは配列の上に矢印で示される。
図4 : CD4−I gG2−キメラヘテロ四量体におけるCD4−IgG2
・キメラ重鎖のDNA配列および予想タンパク配列。夫々の行の末尾の番号は、
ヌクレオチド位置を示す。
夫々の行の上の数字夫々の行の上の番号は、(1文字コードで与えられる)アミ
ノ酸位置を示す。タンパクドメインは配列の上に矢印で示される。
図5 : CD4−I gG2・キメラヘテロ四量体におけるCD4−カッパ・
キメラ軽鎖のDNA配列および予想タンパク配列。夫々の行の末尾の番号は、ヌ
クレオチド位置を示す。
夫々の行の上の数字夫々の行の上の番号は、(1文字コードで与えられる)アミ
ノ酸位置を示す。タンパクドメインは配列の上に矢印で示される。
図6:形質移入された細胞からのCD4−ガンマ2Qキメラ重鎖ホモニ量体の分
泌。C03−M5細胞が偽って形質移入され、またはCD4−ガンマドキメラ重
鎖哺乳動物発現ベクターDNAを形質移入され、或いはCD4−1gG2−p
c DNA 1を形質移入された。形質移入後48−72時間の時点で、該細胞
が358−メチオニンで放射能ラベルされた。放射能ラベルされた培地が、プロ
ティンA・セファロースビーズで沈殿された。沈殿されたタンパクは、還元性条
件または非還元性条件の下に5DS−PAGEによって分析され、フルオログラ
フィーによって可視化された。レーンMは偽りの形質導入された細胞からの培地
;レーン1はCD4−ガンマドキメラ重鎖哺乳動物発現ベクターDNAを形質移
入された細胞からの培地;レーン2はCD4−I gG2−pcDNAlを形質
移入された細胞からの培地。
図7 : CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を用いたHIV−1・g
p120の沈殿。Gos−M5細胞が偽って形質移入され、またはCD4−ガン
マドキメラ重鎖哺乳動物発現ベクターDNAを形質移入され、或いはCD4−1
gG2−pcDNAlを形質移入された。形質移入後48−72時間の時点で
、培地のラベルされていないアリコートが358−メチオニンでラベルされたg
p120のアリコートと共にインキュベートされた。この複合体は、プロティ
ンAΦセファロースビーズで沈殿された。次いで、沈殿物は5D5−PAGEに
よって分析され、続いてフルオログラフィーにかけられた。
レーンMは偽りの形質導入された細胞からの培地;レーン1はCD4−ガンマド
キメラ重鎖哺乳動物発現ベクターDNAを形質移入された細胞からの培地;レー
ン2はCD4−IgG2−pcDNAlを形質移入された細胞からの培地。
図8 : CHO細胞馴らし培地から得たCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ
量体の精製。CD4−ガンマドキメラ重鎖ホモニ量体またはCD4−ガンマ2・
キメラ重鎖ホモニ量体を本質的に分泌する安定なCHO細胞が、ローラボトル内
で増殖された。馴らし培地がプロティンA−セファロースカラムに通され、結合
物質がカラムから溶出された。ピーク画分が5DS−PAGEによって同定され
、続いて銀染色およびプールされた。次いで、精製されたタンパクが還元性条件
下の5DS−PAGEによって分析され、続いて銀染色された。レーン1は、C
D4−ガンマ1φキメラ重鎖ホモニ量体;レーン2は、CD4〜ガンマ2・キメ
ラ重鎖ホモニ量体。
図9 : CD4系分子による、HIVのCEM細胞への結合ノ阻害。CD4陽
性細胞へのウィルスへの結合の阻害ニついて、可溶性CD4 (sCD4) 、
部分的に精製されたCD4−ガンマ1、または部分的に精製されたCD4−ガン
マ2が試験された。間接的免疫蛍光分析およびサイトフルオログラフィーによっ
て、結合したウィルスが検出された。結果は、阻害剤の濃度に対するパーセント
阻害として表わされた。
図10:CD4系分子による、CD4陽性細胞のHIV感染の阻害。s CD
4 、部分的に精製されたCD4−ガンマ1または部分的に精製されたCD4−
ガンマ2が、HIV−1播種(100TCI D5o)と共にインキュベートさ
れ、該混合物に対してPHA刺激されたリンパ球が添加され、37℃で一晩イン
キユベートされた。該細胞を洗浄し、微小培養器内にブレーティングしくI X
105細胞/培養;稀釈当たり10カルチヤー)、8日後および12日後に培
養上清中のHIV抗原を検出することによって、ウィルスの複製をモニターした
。結果は、阻害剤の所定濃度におけるパーセント陽性培養として表現した。
図11 + CD4−ガンマ2争キメラ重鎖ホモニ量体の精製。
CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を本質的に分泌する安定なCHO細胞
が、ローラボトル内で増殖された。馴らし培地がプロティンA−セファロースカ
ラムに通され、結合物質がカラムから溶出された(図8参照)。ピーク画分がプ
ールされ、S−セファロースカラムに通された。広範に洗浄した後、50mM
BES pH7,0,500mM NaC1を用いてCD4−ガンマ2・キメラ
重鎖ホモニ量体が溶出された。ピーク画分が5DS−PAGEによって同定され
、続いて銀染色され、プールされて濃縮された。プールされて濃縮されたCD4
−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体は、PBSで予め平衡化されたセファクリル
S −300HRカラムに掛けられ、PBSで溶出された。精製されたCD4−
ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体に対応するピーク画分は、5DS−PAGE及
びこれに続く銀染色によって同定された。次いで、ピーク画分はプールされ、濃
縮された。精製されたタンパクは、次いで非還元性条件および還元性条件下での
5DS−PAGEによって分析され、続いて銀染色された。レーン1は、非還元
性条件下で行った略1.5μgタンパク;レーン2は、還元性条件下で行った略
1,5μgタンパク。
図12:安定に形質移入された細胞からの、CD4−IgG2・キメラヘテロ四
量体の分泌。CD4−IgG2・キメラ重鎖およびCD4−カッパ・キメラ軽鎖
を安定に発現するCHO細胞が、35S−メチオニン及びシスティンで放射能ラ
ベルされた。放射能ラベルされた培地は、プロティンA−セファロース・ビーズ
で沈殿された。(A)沈殿されたタンパクは、非還元性条件下での5CD−PA
GEによって分析され、フルオログラフィーによって可視化された。レーン1は
、非形質移入CHO細胞からの培地;レーン2は、CD4−1gG2φキメラ重
鎖およびCD4−カッパーキメラ軽鎖を安定に発現する細胞からの培地。(B)
Aのレーン2で分析されたのと同じサンプルが、非還元性条件下での5DS−P
AGEで分析された。この5DS−PAGEゲルからのレーンが切り取られ、該
ゲル切片は、平衡化緩衝液(62,5d Tris肛+pi6.g、2.3%S
DS 5%β−メルカプトエタノール、10%グリセロール)中において4℃で
45分間インキュベートすることにより遺児された。このゲル切片を還元性条件
下でインキュベートした後、該ゲル内に含まれるタンパクを5DS−PAGEに
より分析し、フルオログラフィーによって可視化した。
〔発明の詳細な記述〕
CD4−1gG2−Rf、CD4−IgG1−Rf、CD4−1 gGIHc−
pRcCMV、CD4−1 gG2HC−pRcCMV、CD4−kLC−pR
cCMV、CD4−IgG1−pcDNAl、及びCD4−I gG2−pcD
NAと命名された五つの発現ベクター及び二つのプラスミドの夫々、ATCC受
付番号第40949号、第40950 、第75192号、第75193号、第
75194号、第40951号、第40952号の下に、USA、 20852
メリーランド、ロックウィルのアメリカン・タイプΦカルチャー会コレクション
に寄託されている。これらの寄託は、特許手続上の微生物の寄託の国際的承認に
関するブダペスト条約(ブダペスト条約)の規定に従って行われた。
特に、本発明はCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体をコードする、CD4
−IgG2−pcDNAl (ATCC第40951号)と命名された発現ベク
ターを提供する。加えて、本発明はこの発現ベクター、或いは同DNAコード領
域を挿入された他の何れかの発現ベクターによってコードされる、CD4−ガン
マ2・キメラ重鎖ホモニ量体を提供する。特に、本発明はまた、CD4−I g
G2・キメラ重鎖およびCD4−カッパ・キメラ軽鎖をコードする、CD4−I
gG2HC−pRcCMV (ATCC第75293号)及びCD4−kLC−
pRccMV (ATCC第75194号)と命名された発現ベクターを提供す
る。加えて、本発明はこれらの発現ベクター、或いは同DNAコード領域を挿入
された他の何れかの発現ベクターによってコードされる、CD4−1 gG2・
キメラヘテロ四量体を提供する。
本発明に従えば、発現のための多くのベクター系が用いられ得る。例えば、成る
クラスのベクターでは、ウシ・パピローマウィルス、ポリオーマウィルス、アデ
ノウィルス、ワクチンウィルス、バキュロウィルス、レトロウィルス(RS V
。
MMTVまたはMOMLV) 、又はSV40ウィルスのような動物ウィルスか
ら誘導されたDNA要素が利用される。加えて、形質移入されたホスト細胞の選
別を可能にする一以上のマカーを導入することによって、該DNAをクロモソー
ム中に安定に組み込んだ細胞が選択され得る。このマーカーは、原栄養株を栄養
要求性宿主にしたり、生物致死耐性(抗生物質耐性)や銅等の重金属に対する耐
性を与え得る。選別可能なマーカー遺伝子は、発現されるDNA配列に直接に結
合され得、或いは同時形質転換によって同じ細胞内に導入され得る。mRNAの
最適合成のために、追加の要素もまた必要とされ得る。これらの要素にはスプラ
イス信号、並びに転写プロモータ、エンハンサ−及び停止信号が含まれる。この
ような要素を組み込んだcDNA発現ベクターには、オカヤマによって記載され
たものが含まれる(37)。
こうして、本発明は更に、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体の製造方法
を提供する。この方法は、下記の2)〜C)を具備する。
8)哺乳動物細胞に、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体を産生ずるため
の発現ベクターで形質移入すること;b)上記で得られた形質転換哺乳動物細胞
を、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体が産生される条件の下で培養する
こと;及び
C)こうして産生されたCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体を回収するこ
と。
発現のための構造を含むDNAベクター又はDNA配列が製造されると、この発
現ベクターは適切な哺乳動物宿主細胞に形質転換され、または該細胞内に導入さ
れる。プロトプラスト融合、リン酸カルシウム沈殿、エレクトロポレーション又
は他の従来技術のような種々の技術が用いられ得る。プロトプラスト融合におい
ては、細胞が培地中で増殖され、適切な活性についてスクリーニングされる。当
該遺伝子の発現によって、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体の一つの鎖
に対応する融合タンパクの産生がもたらされる。この融合タンパクは、次いでキ
メラ重鎖ホモ二量体を形成するように処理される。
更に、得られた形質転換細胞を培養する方法、並びにこうして産生されたキメラ
重鎖ホモ二量体を回収するための方法は当業者に周知であり、使用される個々の
発現ベクター及び哺乳動物宿主細胞に基づいて変形または最適化され得る。
権利請求される発明に従えば、本発明のキメラ重鎖ホモ二量体を発現させるため
の好ましい宿主細胞は哺乳動物セルラインであり、例えば、SV40 (CO8
−7)によって形質転換されたサル腎C■1ライン;ヒト胚体腎ライン293;
新生ハムスター腎細胞(BHK);チャイニーズノ\ムスター卵巣細胞DHFR
(CHO);サル腎細胞(CVI);アルリカ緑サル腎細胞(VERO−76)
;ヒト頚部腫瘍細胞(HELA);イヌ腎細胞(MDCK);ヒト肺細胞(W
138) ;ヒト肝細胞(HepG2);7ウス乳癌(MMTO60562)
;マウス・セルライン(C127)およびミエローマ赤セルラインが含まれる。
本発明は更に、CD4+細胞のHIV感染を阻止する方法を提供する。この方法
は、CD4+細胞を、該細胞の感染を阻止するのに有効な量のCD4−ガンマ2
・キメラ重鎖ホモ二量体で処理することを具備する。
加えて、本発明は対象をHIVによる感染から防ぐ方法を提供する。この方法は
、対象に対して、該対象をHIVによる感染から防止するために有効な量のCD
4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体を投与することを具備する。
本発明は種々の対象に対するキメラ重鎖ホモ二量体の投与を包含するが、興味の
対象は特にAIDS患者である。更に、該ホモ二量体を投与する方法は当該技術
分野において周知であり、例示のみを目的として列記すれば、これを単独または
AZTもしくはDDIと組み合わせた形での、皮下注射、筋肉内注射および静脈
内注射が挙げられる。
更に、HIV感染の広がりを阻止するように、HIVに感染した対象を治療する
方法が提供される。この方法は、対象に対して、HIV感染の広がりを阻止する
ために有効な量のCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体を投与することを具
備する。
例えば、該ホモニ量体は、血漿1ml当たり約100 ngのCD4−ガンマ2
・キメラ重鎖ホモ二量体の濃度を維持できる投与量で、HIV感染を有する患者
に対して投与され得る。異なった分子量を有するCD4−ガンマ2φキメラ重鎖
ホモニ量体の変種については、血漿1ml当たり約2ピコモルの可溶性受容体、
例えば、天然の可溶性受容体(膜に結合したもの)との化学量論的等量を達成す
るのに充分な量が投与される。
典型的には、可溶性CD4の投与量は、1日当たり、約100μg/kg患者体
重である。
上記の方法は、HIV感染患者の体内におけるHIVウィルスの広がり防止を補
助する。加えて、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体は、HIVの広がり
に対する患者血液の感受性を低下させる予防的手段として投与され得る。このよ
うな予防的投与には、HIV接触の前、該接触後の短期間またはその両方での投
与が含まれる。
更に、CD4+細胞のHIV感染を阻止するのに有効な量の本発明によるCD4
−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ二量体と、薬剤的に許容可能な担体とを含有する薬
剤組成物が提供される。
薬剤的に許容され得る担体は、本発明が関係する技術の分野において周知であり
、同等限定されるものではないが、その中には0.01−0.1M、好ましくは
0.05Mのリン酸緩衝液、または0.8%生理食塩水溶液が含まれる。加えて
、このような薬剤的に許容され得る担体は、水性または非水性の溶液、懸濁液お
よびエマルジョンであり得る。非水性溶媒の例は、プロピレングリコール、ポリ
エチレングリコール、オリーブ油のような植物油、並びにオレイン酸エチルのよ
うな注射可能な有機エステルである。水性担体には、整理食塩水および緩衝媒質
を含む水、アルコール性/水性の溶液、エマルジョン又は懸濁液が含まれる。非
経腸的担体には、塩化ナトリウム溶液、リンゲルのブドウ糖液、ブドウ糖及び塩
化ナトリウム、乳酸リンゲル液、又は固定化オイル(fixrd oil)が含
まれる。
静脈内担体には、液体の栄養補液、リンゲルのブドウ糖液をベースとするような
電解質補液、その他が含まれる。例えば抗菌剤、抗酸化剤、キレート化剤、不活
性ガス等のような保存剤および他の添加剤も存在せしめ得る(38)。
本発明は更に、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体と、これに結合した毒
素とを含有する組成物を提供する。
毒素の幾つかの例としては、リシンの脱グリコジル化されたA鎖、ジフテリア毒
素、又は非ペプチジル細胞毒がある。
これらの毒素は、従来のイン・ビトロでのタンパク架橋剤を用いて結合され得る
。加えて、該毒素は組換合成によって、融合タンパクとして結合され得る(例え
ば、米国特許第4.765、382号を参照のこと)。
本発明はまた、CD4−I gG2・キメラ重鎖ホモニ量体と、これに結合され
た検出マーカーとを含有した診断試薬を提供する。HIVウィルスに結合するこ
とに加え、検出マーカーが結合されている分子を用いることによって、HIV感
染細胞を同定することができる。従来の検出マーカーの例には、 Iのような放
射性アイソトープ、発色団、および蛍光基が含まれる。
こうして、本発明のキメラ重鎖ホモニ量体は、HIVまたはSIV感染が疑われ
る動物から採取したサンプルを本発明のホモニ量体と接触させ、単独またはHI
V感染細胞表面のpg120と複合体を形成するか否かを検出することによって
、生物学的サンプルにおけるHIVまたはSIVウィルス感染を試験するために
用いられ得る。この目的のために、本発明のホモニ量体は、検出マーカーでラベ
ルされ又はラベルされずに、該ホモニ量体またはこれとg p 120との複合
体に特異的に向けられる検出可能にラベルされた別の試薬で検出される。
例えば、生物学的サンプルは、細胞、細胞粒子または可溶性タンパクを固相化で
きるニトロセルロース又は他の固相支持体で処理され得る。該支持体は、次いで
適切な緩衝液で洗浄され、続いて検出可能にラベルされ得るキメラ重鎖ホモニ量
体で処理され得る。次に、固相支持体は緩衝液で二回目の洗浄が行なわれて未結
合の融合タンパクが除去され、ラベルされたホモニ量体が検出される。
この試験を行うに際しては、次のステップが採用される。
a) g I) 120を含有することが疑われるサンプルを固相支持体に接触
させ、g p120または表面にg p 12(lを発現する細胞の固相化を行
なうこと;
b)前記固相支持体を、検出可能にラベルされた本発明のキメラ重鎖ホモニ量体
と接触させること;C)前記検出可能にラベルされたホモニ量体を、該ホモニ量
体が前記固相化されたg I) 120又はg p 120を表面に発現した細
胞に結合するのに充分な時間だけ、前記支持体と共にインキュベートすること;
d)ステップC)で得られたインキュベーション混合物から、該固相支持体を分
離すること;および
e)結合されたラベル化ホモニ量体を検出し、これによってg p 120を検
出すること;
このような方法は、当該技術分野で周知の方法を用いて、定性試験または定量試
験としてフォーマット化される。
或いは、ラベルされたホモニ量体g p120複合体は、該複合体を、例えば免
疫グロブリン、プロティンA1プロテインGまたは抗IgG抗体に特異的な固相
化された抗体またはタンパクと接触させることにより、反応混合物から分離され
得る。このような抗免疫グロブリン抗体は、モノクローナル抗体であってもポリ
クローナル抗体であってもよい。次いで、固相化されたg p120−ラベル化
ホモニ量体/抗体の複合体を得るために、固相支持体は適切な緩衝液で洗浄され
得る。ホモニ量体上のラベルが検出されて内因性g p 120が測定され、こ
れによってHIVの存在が検出される。
本発明の一つの態様において、サンプル中におけるHIVまたはSIVウィルス
感染の検出方法は、次のa)およびb)を具備する。
りgp120の含有が疑われるサンプルを、本発明に従うCD4−ガンマ2・キ
メラ重鎖ホモニ量体および免疫グロブリンのFc部分と接触させることと;
b)複合体が形成されたか否かを検出すること。
本発明はまた、下記のa)〜C)を具備したサンプル中におけるg p120の
検出方法を提供する。
a) g p 120の含有が疑われるサンプルを本発明のホモニ量体および免
疫グロブリン鎖のFc部分と接触させることにより得られた混合物を、前記ホモ
ニ量体に特異的で且っ固相支持体に固相化された抗体、プロティンAまたはプロ
ティンGのようなFc結合性分子と接触させて、g p 120−ホモニ量体固
相化抗体の複合体を得ること;
b)ステップ2)で得られた該固相支持体を洗浄し、未結合のホモニ量体を除去
すること;および
C)このホモニ量体を検出すること。
勿論、未ラベル又は検出可能にラベルされたホモニ量体およびg p 120の
特定の濃度、温度、インキュベーション時間、並びに他の試験条件は、サンプル
中のg p 120の濃度およびサンプルの性質等を含む種々の因子に応じて変
化し得る。当業者は、夫々の測定のための操作条件および最適試験条件を容易に
決定することができる。
また、可溶性CD4 (sCD4)またはCD4キメラタンパクを検出し、定量
するための酵素結合免疫吸着試験(ELISA)が提供される。この試験を行う
際、そのプロセスは次のり〜e)を具備する。
a)可溶性5CD4を固相化するために、5CD4を含むサンプルを固相支持体
と接触させること;b)前記固相支持体を、検出可能にラベルされたtツクロー
ナル抗体0KT4a単独と接触させるか、またはs CD4若しくはCD4キメ
ラタンパクを含むサンプルおよび0KG4aと接触させること;
C)前記検出可能にラベルされた0KG4aを含む培地を、固相化された5CD
4に結合させるために充分な時間だけインキュベートすること;
d)ステップC)におけるインキュベーション混合物から、前記固相支持体を分
離することと、
e)結合された0KT4aを検出し、これによってサンプル中に含まれるCD4
の量を定量すること。
本発明は更に、CD4− I gG2HC−pRcCMV (ATCC第751
93号)と命名された、CD4−1gG2・キメラヘテロ四量体の重鎮をコフド
する発現ベクターを提供する。
本発明は又、その重鎮が上記発現ベクター若しくはこれと同じコーディング配列
を含む他のベクターによってコードされるCD4−1gG2・キメラヘテロ四量
体を提供する。
加えて、CD4−KLC−pRccMV (ATCC第7519、4号)と命名
された、CD4−1gG2・キメラヘテロ四量体の軽鎖をコードする発現ベクタ
ーを提供する。本発明は最後に、ソノ軽鎖が上記CD4−KLC−pRcCMV
発現ベクター若しくはこれと同じコーディング配列を含む他のベクターによって
コードされるCD4−1 gG2−キメラヘテロ四量体を提供する。
更に本発明は、その重鎮および軽鎖の両者が上記の発現ベクターによってコード
される、CD4−1gG2・キメラヘテロ四量体を提供する。
本発明は更に、このようなCD4−1gG2−キメラヘテロ四量体の製造方法を
提供する。この方法は、次のa)〜C)を具備する。
a)CD4−1gG2−キメラヘテロ四量体の軽鎖を産生ずるための発現ベクタ
ーと、軽鎖をコードする発現ベクターとを、哺乳動物細胞に同時形質移入するこ
と;b)こうして同時形質移入されだ哺乳動物細胞を、CD4−I gG2・キ
メラヘテロ四量体が産生きれるような条件下で培養すること;および
C)こうして産生されたCD4−I gG2−キメラヘテロ四量体を回収するこ
と。
哺乳動物細胞に同時形質移入する方法は当該技術において周知であり、これまで
に議論されたものが含まれる。同様に、軽鎖をコードする発現ベクターは当該技
術分野において周知である。
加えて、本発明は次のa)〜C)を具備した、CD4− I gG2・キメラヘ
テロ四量体の製造方法を提供する。
a)CD4−1gG2・キメラヘテロ四量体の軽鎖を産生ずるための発現ベクタ
ーと、重鎮をコードする発現ベクターとを、哺乳動物細胞に同時形質移入するこ
と:b)こうして同時形質移入された哺乳動物細胞を、CD4−1gG2・キメ
ラヘテロ四量体が産生されるような条件下で培養すること;および
C)こうして産生されたCD4−1gG2・キメラヘテロ四量体を回収すること
。
更に、本発明は下記り〜C)を具備した、CD4−1 gG2・キメラヘテロ四
量体の製造方法を提供する。
a)CD4−1gG2・キメラヘテロ四量体の重鎮を産生ずるための発現ベクタ
ーと、CD4−IgG2@キメラヘテロ四量体の軽鎖を産生ずるための発現ベク
ターとを、哺乳動物細胞に同時形質移入すること;
b)こうして同時形質移入された哺乳動物細胞を、CD4−1gG2・キメラヘ
テロ四量体が産生されるような条件下で培養すること;および
C)こうして産生されたCD4− I gG2・キメラヘテロ四量体を回収する
こと。
本発明は又、CD十細胞のHIV感染を阻止する方法を提供する。この方法は、
その重鎖がCD4−I gG2HC−pRcCMVと命名された発現ベクターに
よってコードされるCD4−1gG2・キメラヘテロ四量体、その軽鎖がCD4
−kLC−pRcCMVと命名された発現ベクターによってコードされるCD4
−I gG2・キメラヘテロ四量体、またはその重鎮および軽鎖の両者が上記の
発現ベクターによってコードされるCD4−1 gG2Φキメラへテロ四量体の
何れかを用い、CD4+細胞の感染を阻止するのに有効な量の上記CD4−1g
G2・キメラヘテロ四量体で、該CD4+細胞を処理することを具備する。
本発明は更に、対象がHIVで感染されるのを防止する方法を提供する。この方
法は、その重鎖がCD4−I gG2HC−pRcCMVと命名された発現ベク
ターによってコードされるCD4−1gG2・キメラヘテロ四量体、その軽鎖が
CD4−kLC−pRcCMVと命名された発現ベクターによってコードされる
CD4−I gG2・キメラヘテロ四量体、またはその重鎮および軽鎖の両者が
上記の発現ベクターによってコードされるCD4−1gG2・キメラヘテロ四量
体の何れかを、対象がHIVで感染されるのを防止するのに有効な量で、対象に
対して投与することを具備する。
本発明はまた、HIVで感染された対象を、HIV感染の広がりを阻止するよう
に治療する方法を提供する。この方法は、その重鎖がCD4−I gG2HC−
pRcCMVと命名された発現ベクターによってコードされるCD4−1 gG
2・キメラヘテロ四量体、その軽鎖がCD4−kLC−pRcCMVと命名され
た発現ベクターによってコードされるCD4−1gG2・キメラヘテロ四量体、
またはその重鎮および軽鎖の両者が上記の発現ベクターによってコードされるC
D4−1gG2・キメラヘテロ四量体の何れかを、対象またはAIDS患者の体
内におけるHIV感染の広がりを阻止するのに有効な量で、対象に対して投与す
ることを具備する。
また、本発明は薬剤組成物を提供する。該組成物は、CD4+細胞のHIV感染
を阻止するのに有効な量のCD4−1gG2・キメラヘテロ四量体であって、そ
の重鎮がCD4−I gG2HC−pRcCMVと命名された発現ベクターによ
ってコードされるCD4−1gG2・キメラヘテロ四量体、その軽鎖がCD4−
kLC−pRcCMVと命名された発現ベクターによってコードされるCD4−
1gG2やキメラへテロ四量体、またはその重鎮および軽鎖の両者が上記の発現
ベクターによってコードされるCD4−1 gG2・キメラヘテロ四量体の何れ
かと、薬剤的に許容され得る担体とを含有する。
本発明によれば、更に、その重鎖がCD4−I gG2HC−pRcCMVと命
名された発現ベクターによってコードされるCD4−1gG2・キメラヘテロ四
量体、その軽鎖がCD4−kLC−pRcCMVと命名された発現ベクターによ
ってコードされるCD4−1gG2−キメラヘテロ四量体、またはその重鎮およ
び軽鎖の両者が上記の発現ベクターによってコードされるCD4−1gG2・キ
メラヘテロ四量体の何れかと、これに結合された毒素とを含有する組成物が提供
される。
本発明の一つの態様において、該毒素は脱グリコジル化されたりシンのA鎖、シ
ュードモナスエキソトキシンAのドメン■もしくは■、または非ペプチジル化細
胞毒である。
本発明は更に診断試薬を提供する。この診断試薬は、その重鎖がCD4−I g
G2HC−pRcCMVと命名された発現ベクター1こよってコードされるCD
4−IgG2争キメラヘクラ四量体、ソノ軽鎖がCD4−kLC−pRcCMV
と命名された発現ベクターによってコードされるCD4−IgG2・キメラヘテ
ロ四量体、またはその重鎮および軽鎖の両者が上記の発現ベクターによってコー
ドされるCD4−IgG2・キメラヘテロ四量体の何れかと、これに結合された
検出マーカーとを含有する。
以下に示す例の理解を容易にするために、頻繁に出てくる一定の方法および/ま
たは用語はマニアティス等(42)に最も良く説明されている。
以下の実験の詳細のセクションにおいて、本発明が例示される。これらのセクシ
ョンは本発明の理解を助けるために提示されるものであって、後述の請求の範囲
に記載される発明を限定することを意図したものではなく、また如何なる意味で
もそのように解釈されてはならない。
〔実験の詳細〕
プラスミドpSP6T4 (4)からEcoR1/5tul制限酵素断片として
ヒトCD4cDNAを切り出した。0゜70キロベ一ス断片を単離し、EcoR
1/Smalで消化されたM13mp18にクローン化した。その後この中間ベ
クター(M13mp 18 (CD4))を単離し、Pstlでリニア化し、精
製し、細菌性アルカリフォスファターゼ(BAP)で処理した。ヒトガンマ2Φ
重鎖遺伝子を含むプラスミドルBrガンマ2からの2.OKb Pstl/Ps
tl断片(36)(ヒンジ、CH2及びCH3エキソンを含む)を単離し、BA
P処理したM13mp18/CD4ベクターにクローン化した。得られた組み換
え体をその後Pstl断片の正方向に対して(CD4配列に関して)スクリーニ
ングし、縦列にCD4 (EcoR1/5tul)−ガン?2 (Pstl/P
stl)を含むベクターを得た。CD4−ガンマ2・キメラ重鎖遺伝子を得るた
めに、オリゴヌクレオチドに媒介された部位指向性突然変異誘発(oligon
ucleo目de−mediajed s目e−directed mujag
enesis)を遂行して、CD4及びガンマ2・重鎖DNA配列を並べて、フ
レームのCD4配列をヒンジエキソンにつなげた。得られたキメラDNA分子は
CD4のVIV2領域及びそれに続くガンマ2・重鎮のヒンジCH2及びCH3
領域を含む蛋白質をコードする(図IA)。突然変異誘発は、形質転換したTG
I細胞からの組み換えファージから単離された1本鎖DNA (アマジャム)で
遂行された。簡単には、鋳型DNAを、cD4のvlV2のPhe (179)
をコードする最終コドンをI gG2に対するヒンジの最初のコドン(G 1
uをコードする)に接続する配列を含む34merオリゴヌクレオチド(5−−
GACACAACATTTGCGCTCGAAAGCTAGCACCACG−3
”)でアニーリングした(図IA及び図3)。第二の鎖合成の後、2本鎖DNA
をコンピテントTG1細胞に形質転換した。単離したプラークをその後新鮮なT
GI細胞で増殖させ、DNAの塩基配列を決定するために1本鎖DNAを精製し
た。すべての変異をシークエナーゼシステム(USB)を用いてジデオキシ法に
より立証及び確認した。正しい配列を有するキメラ遺伝子を含むプラークをその
後TG1細胞で増殖させ、この細胞からRf DNA (CD4−1 gG2−
Rfと称する)を単離した。
2、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体をコードする萌乳類発現ベクター
作成
EC0RIを用いたリニア化に続いて、組み換えRfDNAからCD4−ガンマ
2・キメラ重鎖遺伝子を単離した。リニア化されたDNAのEcoR1部位をD
NA、ポリメラーゼ■のフレノウフラグメントを用いてうめた。平坦な末端を有
するDNAをその後T4DNAリガーゼを用いて15℃で一晩、100倍モル過
剰のHindIIIリンカ−につなげた。
70℃、15分間で74DNAリガーゼを熱不活性化した後、HindI I
Iリンカ−DNAをHindIIIで広範囲に消化し、CD4−ガンマ2・キメ
ラ重鎖遺伝子を含む断片を遊離した。その後このHindIII断片を精製し、
予めHindlIIで消化され、BAP処理された発現ベクターpcDNA−1
(インビトローゲン)につなげた。得られたプラスミドをその後MC1061/
P3細胞に形質転換した。
プラスミドDNAを組み換えクローンから単離し、HindIII挿入部の存在
及びプラスミド中のサイトメガロウィルス(CMV)プロモーターに関する挿入
部の方向を制限酵素分析により確かめた。得られたCD4−ガンマ2・キメラ重
鎖ホモニ量体をコードする哺乳動物発現プラスミドはCD4I gG2−pcD
NAlと称する。
3、哺乳動物細胞における
CD4−I gG2−pcDNAlの発現a、一時的な発現
10%牛脂児血清を含有するDMEM中で増殖したCo5M5細胞を75%コン
フレンドになるように分割した。次の日、標準的なCaPO(4)沈降法により
、この細胞にCsC1で精製されたプラスミドCD41 gG2−p cDNA
l・DNAl0μgを16〜20時間でトランスフェクションした。
トランスフェクションの後、この細胞に新鮮な培地を添加した。トランスフェク
ション後48〜72時間後に合成された生成物の分析を、トランスフェクシント
の35S−メチオニンによる12〜18時間の放射能ラベル及びそれに続く抗C
D4抗体を用いた培地及び細胞溶解産物の沈降、或いはプロテインA−セファロ
ースビーズのみを用いたインキュベーション及びそれに続く還元或いは非還元状
態での5DS−PAGEにより遂行した(図6)。更に、培地及び細胞溶解産物
の分析をトランスフェクション後48〜72時間後に、標準的なウェスタンブロ
ッティング手順により遂行した。
b、安定な発現
Dhfr−チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)に、CsC1で精製され
たDNA20μgを、CD4 I gG2−pcDNAl : p410 (p
410はdhfr遺伝子を含む発現プラスミドである) 1000:1のモル比
でトランスフェクションした。しかし他の比率も用いることができる。トランス
フェクション後約3〜5日後に、細胞を選択培地(10%透析牛脂児血清を含む
無ヌクレオシドアルファMEM)にまいた。セレクション後約10〜15日後に
、個々の細胞クローンを採取し、ELIZA、プロティンA−セファロースビー
ズを用いた沈降及びそれに続く還元或いは非還元状態での5DS−PAGE等の
いくつかのスクリーニング技術を用いてCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量
体の安定な発現を分析した。高レベルで発現したクローンを、メソトレキセート
の濃度を増加させた中で増やし、新しく導入されたDNA配列を連続的に繰り返
し増幅させた。このように、10〜100μg/mlのCD4−ガンマ2−キメ
ラ重鎖ホモニ量体を分泌する安定なCHO細胞株が樹立された。
CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を、プロティンA−セファロースカラ
ムクロマトグラフィーを用いて1工程で精製した。CD4−ガンマ2・キメラ重
鎖ホモニ量体を分泌するCHO細胞を、lO%無1gG牛脂児血清アルファME
Mが入っているローラーボトル中で高密度になるまで増殖させた。馴らし培地を
回収し、遠心により分離し、この及び次の緩衝液中に界面活性剤(すなわちTw
een)を含む、或いは含まないPBSで1:1希釈した。その後、希釈した培
地を、60m1/時間の流速で、予めPBSで平衡にしたプロティンA−セファ
ロースツアーストフロラの5mlカラムにかけた。広範囲な洗浄の後、特異的に
結合した材料を、直ぐに溶出フラクションを中和するために、100mM グリ
シン/MCI (pH3,5)を用いてIMTris、HCl (pH8,0)
のアリコートに直接溶出した。その後フラクションを還元及び非還元状態での5
DS−PAGE及びそれに続く銀染色により分析し、プールした(図8)。
その後プールしたフラクションを、120m1/時間の流速で、予め50mM
BES (pH7,0)で平衡にしたS−セファロースツアーストフロラの10
m1カラムにかけた。
サンプルをのせた後、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を特異的に溶出
させるために、1工程溶出勾配(a 5tepelution grzdien
l ) (以下の4工程からなる:55カラム積の50mM BES (pH7
,0) 、4力ラム体積の50mM BES (pH7,0) 、100mM
NaC1,6力ラム体積の50mM BES (pH7,0) 、225mMN
aC1、及びそれに続く8力ラム体積の50mM BES(pH7,0) 、5
00mM NaC1)を使用した。CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を
、50mM BES(pH7,0) 、500mM NaC1でカラムから溶出
させた。その後ピークフラクションをプールし、濃縮して、最終的に蛋白質の濃
度を少なくとも1mg/mlにした。プールし、濃縮されたフラクションをその
後、8ml/時間の流速で、予めPBSで平衡にしたセファクリル S−300
HRの120 m 1カラムにかけた。CD4−ガンマ2Φキメラ重鎖ホモニ量
体のフラクションをPBS中に特異的に溶出させ、少なくとも1mg/mlに濃
縮した。
5、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体のHIVエンベロープ糖タンパク
gp 120に対する結合の例証
CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を発現しているC o s M 5
トランスフェクシントを、10%無IgG牛脂児血清を含むDMEM中で72時
間インキュベートした。その後ラベルされていない培地を回収し、35S−メチ
オニン−放射能ラベルHIV gp120を沈降させるために用いた。
35S−メチオニン−ラベルHIV gp120を含むCD4−ガンマ2・キメ
ラ重鎖ホモニ量体含有培地をインキュベーションした後、複合体をプロティンA
−セファロースに吸着させた。プロティンA−セファロース複合体を遠心により
回収し、沈降物を還元状態の5DS−PAGE、それに続くフルオログラフィー
により分析した(図7)。また、CHO細胞から精製されたCD4−ガンマ2・
キメラ重鎖ホモニ量体のアリコートも、同様の手順で358−放射能ラベル g
p120を沈降させるために用いた。
血漿半減期及び胎盤移入の例証を、すでに確立されている技術により遂行する。
簡単には、ウサギ又はサルに、精製されたCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ
量体を静脈内或いは筋肉内注射する。注射後種々の時点において、血漿サンプル
を採取し、血清中に存在するCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体の量をE
LIZAにより測定する。更に妊娠したサルにもCD4−ガンマ2・キメラ重鎖
ホモニ量体をIV又はIM注射し、新生サルのさい帯面及び血清中の濃度を測定
する。新生サルのさい帯面及び血清中に加えて、母親の血清中のCD4−ガンマ
2働キメラ重鎖ホモニ量体の量の測定及び比較は、これら分子の胎盤を通した移
入比率を示す。
CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体のFcR結合及びマクロファージ感染
性の測定はすでに確立されている技術を用いて行う。これらの研究に対して、ヒ
ト末梢血からの単球/マクロファージ群から精製されたU937細胞(FcRI
及びFcRI Iを発現しているヒト単球細胞株)及びヒト組み換えFcR5を
本質的に発現するヘラ細胞が用いられる。
更にFcRI及びFcRI rに特異的なモノクローナル抗体は商業的に入手可
能である。簡単には、放射能標識された単量体の或いは凝集したCD4−ガンマ
2・キメラ重鎖ホモニ量体を上記細胞及び適当なコントロール細胞と共に4℃で
種々の時間でインキュベートする。各インキュベーションの終りに、細胞を溶解
し、細胞に結合している放射能活性を測定し、各細胞型に特異的に結合するCD
4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体の量を立証する。コントロールとして、特
異的な抗体の結合のレベルを測定するために、放射能標識された正常の単量体の
或いは凝集した正常ヒトI gG2を用いる。
更に、放射能標識された成分と、標識されていない単量体のまたは凝集した正常
ヒトI gG2、或いはFcRI及びFcR11に対するモノクローナル抗体と
の競合は、各細胞型に対するCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体の結合効
率及び特異性を立証する。
CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体が単球/マクロファージのHIV感染
の増強を媒介するか否かを確認するために、HIV−1を培地のみと共に、或い
はいくつかの希釈された単量体の或いは凝集したCD4−ガンマ2・キメラ重鎖
ホモニ量体のいずれかと共にインキュベートする。コントロールとして、正常な
個人及びHIV感染した個人からの血清を用いる(31)。1時間、4℃のイン
キュベーションの後、前パラグラフに記載された細胞型にオプソニン化ウィルス
を添加する。感染浸種々の時点において、培地を回収し、ウィルス逆転写活性を
アッセイしてウィルス感染の程度を測定する。コントロールとして、細胞の感染
の間に、5CD4.0KT4a、又はLeu3aを含ませる。更にCD4−ガン
マ2・キメラ重鎖ホモニ量体及び適当なコントロールの種々の希釈液を、結合が
可能になるように4℃で細胞と共にまずインキュベートする。その後HIVを添
加し、ウィルス逆転写活性により感染アッセイを行う。
8、HIV結合アッセイ
HIVの結合は、前記の通り遂行された(43.44)。
簡単には、濃縮されたHIV−1調製液を5CD4、CD4−ガンマ2、又はC
D4−ガンマ2の種々の希釈液と共に30分間インキュベートし、その後5×1
05のCEM細胞に添加する。結合したウィルスを、前述の間接蛍光抗体法及び
サイトフルオログラフィーによって検出した(44)。
9、中和アッセイ
増殖性ウィルス複製のマイクロカルチャーアッセイは前述の通りであった(43
.45)。簡単には、5CD4、CD4−ガンマ2、又はCD4−ガンマ2の希
釈液を、100TCI D5oHI V−1と共に室温で30分間インキュベー
トした。この混合液をPHA−刺激性リンパ球に添加し、37℃で一晩インキユ
ベートした。その後に細胞を洗浄し、1×105/カルチヤーでマイクロカルチ
ャープレートにまいた。
そして希釈当たり10カルチヤーについて、8日及び12日後の培養上清中のH
IV抗原を検出することによって増殖性ウィルス複製をモニタリングした。
B、CD4−IgG2・キメラヘテロ四量体の発現のためのCD4−IgG2・
キメラ重鎖及びCD4−カッパ・キメラ軽鎖の作成
本発明は、形質転換した哺乳動物の細胞から効率よく分泌されるCD4−ガンマ
2・キメラ重鎖ホモニ量体をコードするCD4−ガンマ2・キメラ重鎖遺伝子に
関する。このキメラ分子は、効果的なホモニ量体の組立て及び分泌を可能とする
、ヒトI gG2・重鎮からの配列を含むように設計されている。IgG重鎖の
CHI領域は、細胞内に重鎮分子を保持させ、軽鎖とへテロ四量体を形成させる
(25)。効率よ<CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を生産するために
、前記CD4−ガンマ2・キメラ重鎖遺伝子は特異的にCH1領域を欠いている
。得られたホモニ量体は2つのCD4VIV2成分を含み、従って、gp120
結合に関して二価となる可能性を有し、また5CD4と比較してHIVに対して
増強されたアビディティーを有する。
更に、本発明は2つの重鎮及び2つの軽鎖を含むCD4−I gG2・キメラヘ
テロ四量体の作成に関する。得られたヘテロ四量体は、2つ或いは4つのCD4
VIV2成分を含み、gp120結合に関して四価となる可能性を有している。
また、5CD4と比較してHIVに対して増強されたアビディティーを有する。
CD4−1 gG2・キメラヘテロ四量体を生産するために用いられるCD4−
1 gG2・キメラ重鎖遺伝子は完全な重鎮定常部を含み、またCHI領域も含
む。CH1領域を含むと、軽鎖との効率のよい細胞内相互作用を促進し、ジスル
フィド結合したヘテロ四量体の分泌を可能にする。CD4−IgG2・キメラ重
鎖遺伝子及びCD4−カッパ・キメラ軽鎖遺伝子は共にCD4のVIV2領域を
含む。
CD4のV1領域のみを含むCD4−I gG2・キメラ重鎖遺伝子またはCD
4−カッパ・キメラ軽鎖遺伝子を(何れか一方または両者を組み合わせて)発現
させる試みは失敗であヒトCD4cDNA配列をプラスミドpaSP6T4(4
)からEcoR1/5tul制限酵素断片として切り出す。0゜70キロベ一ス
断片を単離し、EcoR1/Smalで消化されたM13mp18にクローン化
する。その後得ら、れたベクター(M13mp 18 (CD4))を単離し、
BamHlで消化する。M13mp18 (CD4))のBamH1部位をDN
Aポリメラーシーのフレノウフラグメントで平坦な末端とする。ポリメラーゼを
65℃15分間で熱不活性化した後、リニア化したMl 3mp 18 (CD
4)ベクターをPstlで消化し、精製する。
ヒトガンマ2・重鎮遺伝子のCHIエキソンを含む断片を切り出すために、プラ
スミドルBrガンマ2 (36)を5acIIで消化し、5acII部位をその
後T4DNAポリメラーゼを用いて平坦にする。ポリメラーゼを熱不活性化した
後、この断片をPstlで消化する。得られたCHIエキソンを含む5aall
(平坦)−Pstl断片をその後精製し、前パラグラフで記載したM13mp1
8 (CD4)ベクターにつなげる。コンピテントTGI細胞の形質転換の後、
得られた組み換え体を、縦列にCD4 (EcoR1/5tul)−CHI (
Sac I I (平坦)/Pstl)を含むCD4及びCHIの両配列の存在
について制限酵素分析を用いてスクリーニングする。その後オリゴヌクレオチド
に媒介された部位指向性突然変異誘発を遂行して、フレーム中にCD4及びCH
I配列を並べる。得られたキメラDNA分子はガンマ2・重鎖のCHI領域に融
合されたCD4のVIV2領域を含む。突然変異誘発は、形質転換したTGI細
胞からの組み換えファージから単離された1本鎖DNA (アマジャム)で遂行
される。鋳型DNAを、CD4のVIV2のPhe (179)をコードする最
終コドンをガンマ2・重鎖に対するCH1領域の最初のコドン(Alaをコード
する)に接続する配列を含む33marオリゴヌクレオチド(5−−GGGCC
CTTGGTGGAGGCGAAAGCTAGCACCACG−3′)でアニー
リングする。第二の鎖合成の後、2本鎖DNAをコンピテントTG1細胞に形質
転換する。単離したプラークを新鮮なTGI細胞で増殖させ、DNAの塩基配列
を決定するために1本鎖DNAを精製する。すべての変異をシークエナーゼシス
テム(USB)を用いたジデオキシ法により確認する。制限酵素分析によって決
定された正しい配列を有するキメラ遺伝子を含むプラークをその後TGI細胞で
増殖させ、この細胞からRfDNAを単離する。
CD4−CHI・キメラ遺伝子からのRfDNAをその後Pstlによる消化に
よってリニア化する。Pstlでリニア化されたベクターをその後BPA処理し
、ヒトガンマ2・重鎮遺伝子のヒンジ、CH2及びCH3エキソンを含むプラス
ミドルBrガンマ2のPstl−PstlDNA断片につなげる。その後キメラ
CD4−CHI断片に関するPstl−Pstl断片の正しい方向を制限酵素分
析によって立証する。得られたキメラ遺伝子はCD4のVIV2領域及びそれに
続くガンマ2φ重鎖のCHl、ヒンジ、CH2及びCH3領域を含む蛋白質をコ
ードする(図2A、2B及び4)。
EcoRlを用いたRfのリニア化に続いて、組み換えRfDNAからCD4−
IgG2・キメラ重鎖DNA分子を単離する。リニア化されたDNAのEcoR
1部位をDNAポリメラーシーのフレノウフラグメントで埋める。平坦な末端を
有するDNAをその後T4DNAリガーゼを用いて15℃で一晩、100倍モル
過剰のHindllIリンカ−につなげる。70℃、15分間で74DNA’J
ガーゼを熱不活性化した後、Hindl I Iリンカ−DNAをHindI
I Iにより広範囲に消化し、CD4−IgG2−キメラ重鎖遺伝子を含む断片
を遊離する。このHindIII断片をその後精製し、予めHindIIIで消
化され、BAP処理された発現ベクターpcDNA−1(インビトローゲン)に
つなげる。
得られたプラスミドをその後MC1061/P3細胞に形質転換する。プラスミ
ドDNAを組み換えクローンから単離し、Hindl I I挿入部の存在及び
プラスミド中のサイトメガロウィルス(CMV)プロモーターに関する挿入部の
方向を制限酵素分析により確かめる。得られたCD4−IgG2・キメラ重鎖を
コードする哺乳動物発現プラスミドはCD4−I gG2CH−pRc CMV
と称する。
ヒトカッパー軽鎖の定常部を、プラスミドルCNカッパ軽鎖からMsel断片と
して切り出す。精製されたM s e 1断片をその後DNAポリメラーゼ1の
フレノウフラグメントを用いて平坦な末端とする。その後M13mp18Rfを
HinclIを用いてリニア化し、平坦な末端を有するM s e 1力ツパー
軽鎖断片をベクターの平坦な末端のHincII部位につなげる。TG1細胞の
形質転換の後、この組み換え体を、制限酵素分析によって、ベクター中の挿入部
の存在及び正しい方向について確認する。感染したTG1細胞からRfを精製し
、EcoRl及びSma 1を用いて消化する。カッパー軽鎖定常部を含む精製
されたベクターをその後前記ヒトCD4cDNAのEcoR1/5tul断片に
つなげる。得られた組み換え体を、縦列にCD4 (EcoR1/5tul)−
Cカッパ(Msel(平坦)/Msel(平坦))を含む挿入部の存在及び方向
について確認し、オリゴヌクレオチドに媒介された部位指向性突然変異誘発を行
うために1本鎖DNAを精製する。
鋳型DNAを、CD4のVIV2のPhe (179)をコードする最終コドン
をカッパー軽鎖定常部の最初のコドン(thrをコードする)に接続する配列を
含む33merオリゴヌクレオチド(5=−GATGGTGCAGCCACAG
TGAAAGCTAGCACCACG−3−)でアニーリングする。第二の鎖合
成の後、2本鎖DNAをコンピテントTG1細胞に形質転換し、単離したプラー
クをDNAの塩基配列を決定するために新鮮なTG1細胞で増殖させる。変異の
存在をジデオキシ法で確認する。正しい配列を有するキメラ遺伝子を含むプラー
クをその後TG1細胞で増殖させ、この細胞からRfDNAを単離する。得られ
たDNA分子はCD4のVIV2領域及びそれに続くカッパー軽鎖の定常部を含
む蛋白質をコードする(図2A、2B及び5)。
EcoRlによるリニア化の後、CD4−カッパ・キメラ軽鎖DNA分子を組み
換えRfDNAから精製する。リニア化されたDNAのEcoR1部位をDNA
ポリメラーシーのフレノウフラグメントで埋める。平坦な末端を有するDNAを
その後T4DNAリガーゼを用いて15℃で一晩、100倍モル過剰のHind
IIIリンカ−につなげる。70℃、15分間でT4DNAリガーゼを熱不活性
化した後、HindIIIリンカ−DNAをHindI I Iにより広範囲に
消化し、CD4−カッパ・キメラ軽鎖遺伝子を含む断片を遊離する。このHin
dIII断片をその後精製し、予めHindIIIて消化され、BAP処理され
た発現ベクターpcDNA−1(インビトローゲン)につなげる。得られたプラ
スミドをその後MC1061/P3細胞に形質転換する。ブラスミドDNAを組
み換えクローンから単離し、HindlII挿入部の存在及びプラスミド中のサ
イトメガロウィルス(CMV)プロモーターに関する挿入部の方向を制限酵素分
析により確かめる。得られたCD4−カッパ・キメラ軽鎖をコードする哺乳動物
発現プラスミドをCD4−kLC−pRcCMVと称する。
3、CD4−IgG2・キメラヘテロ四量体を生産するための哺乳動物細胞にお
けるCD4−I gG2HCDRcCMV及びCD4−kLC−pRcCMVの
lO%牛脂児血清を含有するDMEM中で増殖したCo5M5細胞を75%コン
フレンドになるように分割する。次の日、標準的なCaPO(4)沈降法により
、この細胞にCsC1で精製されたCD4−IgG2HC−pRccMV DN
A5μg及びCsC1で精製されたCD4−kLC−pRcCMVプラスミドD
NA5μgを16〜20時間でトランスフェクションする。トランスフェクショ
ンの後、この細胞に新鮮な培地を添加する。トランスフェクション後48〜72
時間後に合成された生成物の分析を、トランスフェクシントの358−メチオニ
ンによる12〜18時間の放射能ラベル及びそれに続く抗CD4抗体を用いた培
地及び細胞溶解産物の沈降、或いはプロティンA−セファロースビーズのみを用
いたインキュベーション及びそれに続く還元或いは非還元状態での5DS−PA
GEにより遂行する。更に、培地及び細胞溶解産物の分析をトランスフェクショ
ン後48〜72時間後に、標準的なウェスタンブロッティング手順により遂行す
る。
b、安定な発現
Dhfr−チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)に、CsC1で精製され
たDNA20μgを、CD4−1gG2HC−pRcCMV: CD4−kLC
−pRcCMV :p410 (p410はdhfr遺伝子を含む発現プラスミ
ドである)=1000 : 1000 : 1の比でトランスフェクションする
。しかし他の比率も用いることができる。トランスフェクション後約3〜5日後
に、細胞を選択培地(10%透析牛脂児血清を含む無ヌクレオシドアルファME
M)にまく。
セレクション後約10〜15日後に、個々の細胞クローンを採取する。このクロ
ーンを、その後、ELIZA、プロティンA−セファロースビーズを用いた沈降
及びそれに続く還元或いは非還元状態での5DS−PAGE等のいくつかのスク
リーニング技術を用いてCD4−1gG2・キメラヘテロ四量体の安定な発現に
ついて分析する。高レベルで発現したクローンを、メソトレキセートの濃度を増
加させた中で増やし、新しく導入されたDNA配列を連続的に繰り返し増幅させ
る。
このように、高レベルのCD4−IgG2−キメラヘテロ四量体を分泌する安定
なCHO細胞株が樹立される。
CD4−IgG2・キメラヘテロ四量体を、プロティンA−セファロースカラム
クロマトグラフィーを用いてで精製する。CD4−IgG2・キメラヘテロ四量
体を分泌するCHO細胞を、10%無IgG牛脂児血清アルファMEMが入って
いるローラーボトル中で高密度になるまで増殖させる。馴らし培地を回収し、遠
心により分離し、この及び次の緩衝液中に界面活性剤(すなわち7 w 6 e
n )を含む、或いは含まないPBSで1:1希釈する。その後、希釈した培
地を、60m1/時間の流速で、予めPBSで平衡にしたプロティンA−セファ
ロースツアーストフロラの5mlカラムにかける。
広範囲な洗浄の後、結合した材料を、直ぐに溶出フラクションを中和するために
、100mM グリシン/HCI(pH3,5)を用いてLM Tris、HC
I (pH8,0)のアリコートに直接溶出する。その後フラクションを還元及
び非還元状態での5DS−PAGE及びそれに続く銀染色により分析し、プール
する(図8)。
5、CD4−IgG2・キメラヘテロ四量体のエンベロープ糖タンパクgp12
0に対する結合の例証CD4−IgG2・キメラヘテロ四量体を発現しているC
o5M5)ランスフエクタントを、10%無IgG牛脂児血清を含むDMEM中
で72時間インキュベートする。その後ラベルされていない培地を回収し、35
S−メチオニンで放射能ラベルされたHIV−gp120を沈降させるために用
いる。35S−メチオニンでラベルされたHIV−gp120を含むCD4−I
gG2・キメラヘテロ四量体含有培地をインキュベーションした後、複合体をプ
ロティンA−セファロースに吸着させる。プロティンA−セファロース複合体を
遠心により回収し、沈降物を5DS−PAGE、それに続くフルオログラフィー
により分析する。また、CHO細胞から精製されたCD4− I gG2・キメ
ラヘテロ四量体のアリコートも、同様の手順で358−放射能ラベルされたgp
120を沈降させるために用いる。
血漿半減期及び胎盤移入の例証を、すでに確立されている技術により遂行する。
簡単には、ウサギ又はサルに、精製されたCD4−1gG2・キメラヘテロ四量
体を静脈内或いは筋肉内注射する。注射浸種々の時点において、血漿サンプルを
採取し、血清中に存在するCD4−IgG2・キメラヘテロ四量体の量をELI
ZAにより測定する。更に妊娠したサルにもCD4−IgG2・キメラヘテロ四
量体をIV又は1M注射し、新生サルのさい帯面及び血清中の濃度を測定する。
新生サルのさい帯面及び血清中に加えて、母親の血清中のCD4−IgG2−キ
メラヘテロ四量体の量の測定及び比較は、これらの分子の胎盤を通した移入比率
を示す。
CD4−I gG2・キメラヘテロ四量体のFcR結合及びマクロファージ感染
性の測定はすでに確立されている技術を用いて行う。これらの研究に対して、ヒ
ト末梢血からの単球/マクロファージ群から精製されたU937細胞(FcRI
及びFcRIIを発現しているヒト単球細胞株)及びヒト組み換えFcR5を本
質的に発現するヘラ細胞が用いられる。
更にFcRI及びFcRIIに特異的なモノクローナル抗体は商業的に入手可能
である。簡単には、放射能標識された単量体の或いは凝集したCD4−IgG2
・キメラヘテロ四量体を上記細胞及び適当なコントロール細胞と共に4℃で種々
の時間でインキュベートする。各インキュベーションの終りに、細胞を溶解し、
細胞に結合している放射能活性を測定し、各細胞型に特異的に結合するCD4−
I gG2・キメラヘテロ四量体の量を立証する。コントロールとして、特異的
な抗体の結合のレベルを測定するために、放射能標識された正常の単量体の或い
は凝集した正常ヒトIgG2を用いる。更に、放射能標識された成分と、標識さ
れていない単量体のまたは凝集した正常ヒトI gG2、或いはFcRI及びF
cRI Iに対するモノクローナル抗体との競合は、各細胞型に対するCD4−
IgG2・キメラヘテロ四量体の結合効率及び特異性を立証する。
CD4− I gG2・キメラヘテロ四量体が単球/マクロファージのHIV感
染の増強を媒介するか否かを確認するために、HIV−1を培地のみと共に、或
いはいくつかの希釈された単量体の或いは凝集したCD4−1gG2・キメラヘ
テロ四量体の何れかと共にインキュベートする。コントロールとして、正常な個
人及びHIV感染した個人からの血清を用いる(31)。1時間、4℃のインキ
ュベーションの後、前バラグラフに記載された細胞型にオンソニン化ウィルスを
添加する。感染浸種々の時点において、培地を回収し、ウィルス逆転写活性をア
ッセイしてウィルス感染の程度を測定する。
コントロールとして、細胞の感染の間に、5CD4.0KT4a、又はLeu3
aを含ませる。更にCD4−IgG2−キメラヘテロ四量体及び適当なコントロ
ールの種々の希釈液を、結合が可能になるように4℃で細胞と共にまずインキュ
ベートする。その後HIVを添加し、ウィルス逆転写活性により感染アッセイを
行う。
B、結果
CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体をコードするCD4〜ガンマ2・キメ
ラ重鎖遺伝子は、ヒトCD4cDNA(4)のリーダー・VIV2セグメントを
ヒトガンマ2・重鎮遺伝子(30)のヒンジエキソンに結合させることにより生
成した(図IA)。得られた組換えDNA分子(CD4−1gG2−Rfと称す
る)は、シグナル配列およびCD4タンパクの2つのアミノ末端免疫グロブリン
様ドメイン(成熟CD4の最初の179アミノ酸)、次いでガンマ2・重鎮タン
パクのヒンジ(15アミノ酸)、CH2(110アミノ酸)、およびCH3(1
07アミノ酸)領域(図3)をコードする。
この組換えDNA分子は、ガンマ2・重鎮遺伝子内(HおよびCH2ドメインの
間、およびCH2およびCH3の間)に存在する2つのイントロンをも有してい
る。このCD4−ガンマ2・キメラ遺伝子は、ガンマ2・重鎖のCHIドメイン
を特異的に欠いているCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体をコードするよ
うに設計されている。軽鎖を伴わないCH1ドメインの発現は、哺乳動物細胞か
らの効率的な重鎮分泌を提供する(25)。
CD4−ガンマ2#キメラ重鎖ホモニ量体において、1本の鎖のヒンジ領域は、
4か所の鏡開ジスルフィド結合の可能性を提供する4つのシスティン残基を有し
ている(図IB)。
同様に、天然のヒトI gG2は、ガンマ2・重鎮の間に4つの鏡開ジスルフィ
ド結合を有している。
CD4−ガンマ2・キメラ重鎖は、哺乳動物発現ベクターp c DNA l内
にサブクローンされた。このベクターは以下のDNA要素を有している: CD
4−ガンマ2Φキメラ3mm遺伝子の転写を推進するサイトメガロウィルス(C
MV) 直接初期プロモーターおよびエンヘンサー;SV40ポリアゾニレ−ジ
ョン配列;およびCo5M5細胞においてこのプラスミドを高いコピー数で複製
することを可能にする複製のSV40オリジン。得られたCD4−ガンマ2・重
鎖哺乳動物発現ベクター(CD4−IgG2−pcDNAlと称する)はCo
s M 5細胞に形質導入され、この細胞を形質導入の48−72時間後に35
8メチオニンで放射性標識した。放射性標識した培地を、プロティンA−セファ
ロースビーズを用いる沈降、および5DS−PAGE、次いで蛍光光度法により
分析した(図6)。還元条件下において約47キロダルトンの相対分子質量(M
r)で移動するタンパク質が沈殿する。
沈殿した物質を非還元条件下で5DS−PAGEにかけた場合には、Mr約94
キロダルトンで移動するタンパク質が観察された。これは、CD4−ガンマ2・
キメラ重鎖が組み立てられ、ホモニ量体として分泌されていることを示している
。
加えて、これらの結果は、分泌されたCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体
がプロティンAと結合することから、それらが損なわれていない免疫グロブリン
Fcドメインを有していることを示している。さらに、精製可溶ヒトCD4に対
するウサギ・ポリクローナル抗血清を用いて、形質導入後48−72時間に培地
内に分泌されたタンパク質のウェスタンプロット分析による特徴付けを行なった
。沈殿により得られた結果と同様に、還元条件下で培地を5DS−PAGEにか
け、次いでニトロセルロースにウェスタン移動させた場合には、主要な免疫反応
性タンパク質はMr約47キロダルトンで移動する。非還元条件下においては、
主な免疫反応性タンパク質はMr約94キロダルトンで移動する。まとめると、
これらは、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖が予期された分子量のホモニ量体とし
て産生され、分泌されていることを示している。
上記結果は、ガンマ2・重鎮の定常領域によってコードされるCD4−ガンマ2
・キメラ重鎖ホモニ量体のFcタンパク質がプロティンAと結合し、したがって
機能的に活性であることを示している。CD4部分が果たして機能的に完全であ
るかを決定するために、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を、それらの
HIV外部外部エンベロー少糖タンパクp120への結合能力について検定した
(図7)。CD4−I gG2−pcDNAl ・DNAを形質導入したCo
sM5細胞からの非標識培地を358メチオニン標識gp120と共にインキュ
ベートした。プロティンA−セファロースビーズと共にインキュベートすること
によりCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体/ g p 120複合体を沈
殿させ、この沈殿物を還元条件下における5DS−PAGE、次いで蛍光光度法
により分析した。これらの結果は、CD4−ガンマ2Φキメラ重鎖ホモニ量体が
、HI V g p 120を効率よく認識し、高い親和力で結合することを示
している。上段に記述した結果とまとめると、これらの観察は、CD4−ガンマ
2・キメラ重鎖ホモニ量体がCD4およびガンマ2・重鎖の機能的に活性な領域
を有していることを示している。
大量のCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を安定に製造するために、CD
4−1 gG2−pcDNA1ベクターを(酵素ジヒドロフオレート・レダクタ
ーゼ(dhfr)をコードする)プラスミドp410と共にdhfr−キナーゼ
・ハムスター卵巣(CHO)細胞に形質導入した。形質導入の約2週間後、ヌク
レオシド非含有αMEMおよび10%透析仔ウシ血清(したがって、dhfr+
)中に増殖した個々のクローンを単離し、沈殿およびELISAによりCD4−
ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体の共発現について分析した。
最大産生細胞系を同定し、濃度が段階的に増加するメトトレキセートを作用させ
た。これは、新規に導入されたDNA配列の増加を選択する。CD4−ガンマ2
・キメラ重鎖ホモニ量体10μg/mNを発現するCHO細胞系を、ローラーボ
トル内での安定な組織だった産生に用いた。この細胞を、10%IgG非含有仔
ウシ血清を含むaMEM中において増殖させ、合流させた。次いで、これらの細
胞に毎日栄養を補給し、2日経た馴らし培地をCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホ
モニ量体の精製に用いた。馴らし培地をリン酸緩衝生理食塩水(P B S)で
1:1に希釈し、プロティンA−セファロースψファースト・フロー(ファルマ
シア)の5m、Qカラムに流速60ミリリットル/時で流した。その後、このカ
ラムを10カラム容積のPBSで洗浄し、結合物質を100mMグリシン、pH
3,5で溶出させた。溶出した物質は50u、Qの1Mトリス・H(1!、pH
8,0に直接集め、溶離液(eluaΩ1)を中和した。OD (280)が0
.1より大きい分画を、5DS−PAGE、次いで銀染色またはウェスタン・プ
ロット分析により分析し、ピーク分画をプールした。CD4−ガンマ2・キメラ
重鎖ホモニ量体に相当するMrを有する単独のバンドがプロティンA−セファロ
ースカラムから特異的に溶出された(図8)。溶出したタンパク質は、可溶ヒト
CD4に対するポリクローナル抗血清に免疫反応性を有することがウェスタン・
プロット分析により確認された。加えて、精製タンパク質は、35Sメチオニン
標識gp120と高い親和力で結合する能力を保持している。これらの結果は、
哺乳動物細胞におけるCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体の安定で高レベ
ルの産生、および生物学的な機能を保持するCD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモ
ニ量体の精製を示している。
図8に示される方法で部分的に精製されたCD4−ガンマ2・重鎖ホモニ量体は
、CD4細胞に結合するHIVの妨害(図9)および固定HIV接種物の感染力
の中和(図10)に有効である。この後の検定においては、50%の培養物への
HIVの感染を妨げるために、5CD4の他に約10−25μg/mlのCD4
−ガンマ2が必要であった。
イオン交換クロマトグラフィを用いることにより、CD4−ガンマ2・重鎖ホモ
ニ量体のさらなる精製を達成した。プロティンA−セファロースカラムからのピ
ーク分画を、50mM BES、pH7,0で予め平衡にした10m、1JS−
セファロース・ファースト・フローカラムに流速120m、l?/時で流した。
試料を流した後、カラムを塩濃度が増加する50mM BES1pH7,0で広
範に洗浄した(材料および方法を参照)。CD4−ガンマ2・重鎖ホモニ量体は
、カラムから、500mM NaC1を含有する50mM BES。
pH7,0中に特異的に溶出した。イオン交換クロマトグラフィの後、我々は、
予期せぬことに、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を含有するピーク分
画がいまだ不純であることを見出した。したがって、S−セファ0−ス力ラムか
らのピーク分画をプールし、濃縮して、予めPBSで平衡にした120mNセフ
ァクリル(S!phacr71 ) S−300HRカラムに流速毎時8mlで
流した。精製CD4−ガンマ2・重鎖ホモニ量体のピーク分画を、非還元条件下
における5DS−PAGEおよび銀染色により分析し、かつ精製した分画をプー
ルして非還元条件下(図11、レーン1)、もし、くは還元条件下(図11、レ
ーン2)において5DS−PAGE、続く銀染色により分析した。精製CD4−
ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を還元条件下で5DS−PAGEにかけた場合
には、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体のグリコジル化の違いによるも
のと思われる二重バンドが観察された(データは示さす)。
CD4− I gG2・キメラ重鎖をコードするCD4−IgG2HCキメラ重
鎖遺伝子は、ヒトCD4cDNAのリーダー・v1v2セグメントをヒトI g
G2重鎖遺伝子のCHIエキソンに結合させることにより生成した(図2A)。
加えて、CD4−カッパ軽鎖をコードするCD4−カッパ・キメラ軽鎖遺伝子が
、ヒトCD4cDNAのリーダー・vl・V2セグメントをカッパ軽鎖遺伝子の
定常ドメインに結合させることにより生成した(図2A)。これらのCD4−1
gG2Φキメラ重鎖遺伝子およびCD4−I gG2・キメラ軽鎖遺伝子は、
CD4−I gG2・重鎖がカッパ軽鎖に効率よく結合するCHIを含有するC
D4−1 gG2・キメラヘテロ四量体をコードするように設計されている。
CD4−工gG211キメラ重鎖およびCD4−カッパ・キメラ軽鎖遺伝子の両
者は、哺乳動物発現ベクターpRcCMVもしくはppp I−2にサブクロー
ンされる。いずれのベクターも、サイトメガロウィルス直接初期プロモーターお
よびキメラ遺伝子の転写を推進するエンヘンサーを有する。ベクターpRcCM
Vにおいては、R3Vプロモーターおよびエンヘンサーを有する第2の転写カセ
ットが耐ネオマイシン遺伝子の転写の指令に用いられる。ppp I−2におい
ては、β−グロビンプロモーターを含有する第2の転写カセットがdhfr遺伝
子の転写を指令する(前記参照)。大量のCD4−1gG2・キメラヘテロテト
ロマーを安定に製造するために、CD4− I gG2・キメラ重鎖発現ベクタ
ーおよびCD4−カッパ・キメラ軽鎖発現ベクターを同時に形質導入した(典型
的には、p Rc CMV内でクローンしたCD4−IgG2・キメラ重鎖遺伝
子およびpppl−2内でクローンしたCD4−カッパ・キメラ軽鎖遺伝子を1
:1の割合で用いた)。形質導入の約2週間後、1mg/mD G418および
10%透析仔ウシ血清を含有するヌクレオシド非含有aMEM中で増殖した個々
のクローンを単離し、免疫沈降およびEL I SAによりCD4−I gG2
争キメラ重鎖およびCD4−カッパ・キメラ軽鎖両者の共発現を解析した。図1
2は、選択され、CD4−1 gG2・キメラ重鎖およびCD4−カッパ・キメ
ラ軽鎖両者の発現について解析された1つのクローンを示す。CHO細胞系もし
くは形質導入されていないCHO親細胞系を358メチオニンおよび35Sシス
テインで16時間放射性標識した。放射性標識した培地を、プロティンA−セフ
ァロースビーズを用いる沈殿および非還元条件下における5DS−PAGE、次
いで蛍光光度法により分析した(図12A)。非還元条件下において相対分子質
量約140キロダルトンおよび210キロダルトンで移動する2種のタンパク質
が沈殿する。沈殿した物質を非還元条件下における5DS−PAGEにかけた場
合には、相対分子質量69キロダルトンおよび35キロダルトンで移動する2種
のタンパク質が観察された。これは、それぞれCD4−I gG2・キメラ重鎖
およびCD4−カッパ・キメラ軽鎖の予期された相対分子質量に一致する(デー
タは示された)。非還元条件下における5DS−PAGE上で140キロダルト
ンで移動するタンパク質がCD4−I gG2・キメラ重鎖のみを有するのに対
して、非還元条件下における5DS−PAGE上で210キロダルトンで移動す
るタンパク質は共有結合で結合するCD4−1gG2・キメラ重鎖およびCD4
−カッパ・キメラ軽鎖の両者を含有するというさらなる特徴付けが示されている
(図12B)。これらのデータは、共有結合で結合してH2L2 (H=重鎮、
L=軽鎖)構造を有する分子を形成する、2つのCD4−IgG2・キメラ重鎖
および2つのCD4−カッパ・キメラ軽鎖を有する210キロダルトン・タンノ
<り質の予期された分子量に一致する。さらに、非還元条件下における5DS−
PAGE上に見出される140キロダルトン・タンパク質は、構造H2を有する
CD4−1gG2・キメラホモニ量体の予期された分子量に一致する。まとめる
と、これらの結果は、CD4−IgG2・キメラ重鎖およびCD4−カッパ・キ
メラ軽鎖の両者を発現するCHO細胞系が、CD4−IgG2・キメラヘテロ四
量体を効率よく組み立てかつ分泌することが可能であることを示している。
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Figure 1A
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Figure 1B
Figure 2A
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CJ U U
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Figure 6
還元下 非還元下
FiCILIre 7
Figure 8
パーセント阻害
パーセント陽性培養
Figure 11
大
一
要約1
本発明は、CD4−ガンマ2・キメラ重鎖ホモニ量体を=−ドする発現ベクター
を提供する。本発明(よまた、CD4−I gG2・キメラヘテロ四量体の重鎮
をコードする発現ベクターを提供する。最後に、本発明はCD4− I gG2
・キ。
ラヘテロ四量体の軽鎖をコードする発現ベクターを提供す/