JPH06500228A - 白血球由来の成長因子 - Google Patents
白血球由来の成長因子Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
白血球由来の成長因子
発明の背景
発明の分野
本発明はPDGF様活性を有するかPDGFとは構造上具なる白血球由来の成長
因子に関する。この新規の成長因子は、創傷[wounds]の治療に有効であ
る。また、この成長因子に対する抗体はフィブロティック症状[fibroti
c disorders]の処置に有効である。
先行技術
怪我直後の数分間は、血小板かその創傷部位に付着し血餅形成を促進する。する
と食細胞的な細胞(白血球およびマクロファージ)がその創傷を清拭し、そして
結合組繊細胞(繊維芽細胞および滑らかな筋肉様の細胞)が細胞外マトリックス
[extracellular matrix]を増殖させ沈着させる。そして
最後に内皮細胞が創傷部位を血管再生する[revascularize]。
走化性は、化学物質源に対し傾斜方向に運動する細胞の一定ant]は、走化性
を特異的に刺激する化学物質である。それは創傷部位に食細胞、繊維芽細胞およ
び内皮細胞の整然とした補充をすることに深く関与する細胞の型に特異性の化学
誘引物質の逐次的産生である。C5A、血小板因子4、エラスチンペプチドおよ
びある種の合成N−ホルミルメチオニルペプチドが食細胞(好中球および単球)
を引き付ける。フィブロネクチンおよび血小板由来成長因子はマトリックス産生
細胞を呼び集める。フィブロネクチンはまた内皮細胞の移動を刺激する。
化学誘引物質として作用する特定因子に応答する細胞能は、いくつかの生化学的
原因に依存している。第一に、誘因物質分子がある箇所で産生され、その箇所か
らそれら誘因物質分子が周囲の組織に分散することかでき、それで問題の細胞に
到達することができなければならない。第二に、標的細胞は化学誘引物質の僅か
な量を検出する特異的手段(即ち特異的高親和性受容体)を持っていなければな
らない。そして最後に化学誘引物質によるその受容体の占拠は、細胞内で生化学
変化を開始させるのに違いなく、それが細胞の運動のため細胞骨格機構を動が創
傷部位における結合組織増殖は、種々のポリペプチド成長因子によって促進され
る。コンピテンス因子[competence factors] (PDGF
、繊維芽細胞成長因子、単球由来成長因子)は細胞周期のG。期にある静止して
いる細胞を活性化し、静止細胞をして成長促進因子[progression
factors]に応答できるようにする。成長促進因子(インシュリン、ソマ
トメジンAとc1胞状マクロファージ由来成長因子)は、細胞が8期に入るよう
刺激する。
PDGFは結合細胞の化学誘引物質と、そうした細胞のマイトジェンとの両者で
あって、「マイトアトラクタント」と呼ばれる。しかし繊維芽細胞に対し分裂促
進的作用を持つか、繊維芽細胞に対し化学誘引物質的でないその他の成長因子(
例えば上皮成長因子、形質転換成長因子αとβ、ソマトメジンAとC1およびイ
ンシュリン)もある。上皮成長因子(EGF)は腸上皮細胞のマイトアトラクタ
ントである。
細胞外マトリックスは、コラーゲン、糖タンパク質およびプロテオグリカンから
なる。細胞はコラーゲンに直接結合しないが、アタッチメント因子と呼ばれる糖
タンパク質を介して相互に作用する。これらの因子として、フィブロネクチン、
ラミニン[1anininl、コンドロネクチン[chondronectin
]がある。
線維症[fibrosis]は、実質組織[parenchymal tiss
ueコにおける結合組織、多くはコラーゲン、の過剰な沈着で、結合組織を治癒
するため過度に長引かされた信号の結果と考えられているため、[創傷治癒の暗
部J [the dark 5ide of wound repair]とさ
れている。以下を参照。Ross、 et al、、 The Biology
of Platelet−Derived Growth Factor、
Ce1l、 46:155−169 (1986);Ross、 Platel
et−Derived Growth Factor、 Ann、 Rev、
Wed、、 38ニア1−79 (1987); Grotendorst、
et al、、 Production of GrowthFactors
(PDGF & TGFβ) at the 5ite of Ti5sue
Repair、 1nGROWTHFACTORS AND 0THERASP
ECTS OF WOUND HEALING: BIOLOGICAL AN
DCLINICAL IMPLICATIONS、 pp、 47−54 (1
988); Grotendarst、 et al、、 Mo1ecular
Mediators of Ti5sue Repair、 1nSoft
and Hard Ti5sue Repair; Biological a
nd C11nical Aspeats、 pp、 20−40 (1984
); Grotendorst and Martin、 Ce1l Move
Ioents in found−Healing and Fibrosis
、 Rheumatol、、 10:385−403 (1986); Gro
tendorst、et al、、Chernoattractants in
Fibrotic Disorders、In Fibrosis、C1ba
Foundation Symposium(1985)。
ヒト血小板由来成長因子は、分子量約30.000ダルトンの二量体糖タンパク
質である。PDGFのナノモル濃度[nanomolar concentra
tions]は、3T3細胞中で複製を刺激する。そのジスルフィド結合の還元
はPDGFの分裂促進的作用を破壊する。
PDGFの八−鎖およびB−鎖は互いに関係しているが、PDGFかヘテロダイ
マーか、またはホモダイマーの混合物かは知られていない。A鎖もまた、18k
D、 15kD、 14kD、および11kDの形で存在する不均質の[het
erogeneous]ものであるか、B鎖の唯一の形式は16kDである。J
ohnsson、 et al、、 Biochem、 Biophys。
Res、 Comm、、 104:66 (1982)を参照せよ。PDGFは
同質[h□mogeneity]にまて純化した。He1din、 et al
、、 Biochem、 J、、 193:907 (1981)参照。 PD
GFのA鎖遺伝子のcDNA配列はBetsholtz、 et al、、 N
ature、 320:695 (1986)に記載されている。PDGF−1
とPDGF−2両者のアミノ酸配列はDoolittie、 et al、、
5cience、 221:275 (1983)に発見されるであろう。PD
GF類似体の発現に関してはZyi+ogenetics、 EP Appln
177.957 (1986)参照。抗PDGF抗体は、A鎖またはB鎖由来の
合成ペプチド(例えばvs、 A92−119またはB79−107)に対する
抗体と同様、購入可能である。PDGFの生物学的活動についてはRoss、
Ann、 Rev、 Med、、 38ニア1 (1987) and Ros
s、 etal、、 Ce11.46:155 (1986)にまとめられてい
る。
血小板由来成長因子分子を創傷治癒の促進に使用するのに不都合ない(つかの面
かある。第一に、PDGFは、より小さなグリコジル化されていない単量体ペプ
チドに比較し産生か困難で高価なものとなる二量体グリコジル化タンパク質であ
る点である。また、3つのイソフオーム[isoform]が存在する点である
(AA、AB、BB)。これらのイソフオームは結合組繊細胞上に異なる生物学
的活性を発現するか、現在、どのような型のどれほどの量のものが組織治癒部位
に存在するかは知られていない。しかし発明者らの研究所における研究で、ヒト
の創傷液中には本物のPDGFペプチドは痕跡程闇しか存在しないことが判明し
た。
特別関心がある作用は、PDGFの化学誘引物質作用である。
Grotendorst、 Ce1l、 36:279−85 (1984)は
、マイトジェンとしてPDGFに応答する細胞(ウシ大動脈平滑筋細胞、ヒト皮
膚繊維芽細胞、NIH/3T3細胞およびNRK細胞)も走化性応答を示したが
、PDGFがマイトジェン的でない細胞(ウシ大動脈内皮細胞、MDCK細胞、
TERA細胞およびPAM212細胞)にあっては化学誘引されなかった。Gr
otendorstらPNAS CUSA)、?8:3669 (1981)は
、粥状硬化症的な形成につながる平滑筋細胞の血管の中膜から内膜への移動がP
DGF起因性であることを示唆している。
低親和性血小板因子−4(LAPF4)とも呼ばれる結合組織活性ペプチドnI
(CTAP−III)は、分子量約9.300ダルトンの分子をもつアシドエ
タノールに安定な、僅かに塩基性の(等電点8.5)タンパク質で、路内のジス
ルフィド結合によって影響される構造を持つ85の残基の単一ポリペプチド鎖で
ある。
Ca5tor、 et al、、 Arthritis and Rheuma
tism、 20:859 (1971);Ca5tor、 et al、、
PNAS (USA)、 80ニア65 (1983); Ca5tor、 e
t al。
、 Biochei+1stry、 24:1762 (1985); Ca5
tol、 J、Rheucatol、、 5upp1.11:55 (1983
)、そのアミノ酸配列は既に知られており、抗CTAPI[I抗体も入手できる
。Ca5terら(1983)参照。その(マイクログラムレベルで見られる)
生物活性は、DNA合成、ヒアルロン酸合成、硫酸塩のプロテオグリカンへの組
込み、プロスタグランジンE2合成、プラスミノーゲン活性体の分泌、グルコー
スの取込み、およびラフタート[1actate]の形成である。
Ca5terら(1985)参照。Mullenbacb、et al、、J、
Biol、Chem、。
261ニア19 (1986)はCTAPIIrをコードする遺伝子を合成し、
このタンパク質を酵母中に発現させた。HPLC精製組換えタンパク質は半最高
マイトジェン的活性を10−7Mレベルで発現すると言われていた。
CTAPIII (LAPF−4)のマイトジェン的活性はBolt。
et al、、 Biochemistry、 25:1988 (1986)
で疑問視されている。
Ho1tはテストされた最初のLA−PF4原剤は3T3細胞に分裂促進的であ
ると考えたが、氏のより一層精製されたLA−PF4は不活性であった。氏は「
テストされた物質の純度が重要な問題である」と言っている。
βトロンボグロブリン(β−TG)はCTAP−IIIの分裂促進的に不活性な
一部切断のフオームである。それはCTAP−■のN末端テトラペプチドを欠く
もので、残りの81残基は明らかにマイトンエンとして独立に活性でない。しか
しβ−TGは走化性である。tlolt、 et al、、 Exp、 Hem
atol、、 16:302 (1988)参照。
一方、血小板ベースのタンパク質(PBP)は9残基のN末端エクステンション
をもつCTAP−IIIである。PBPは最初、1−10ng/allの濃度の
373細胞マイトジエンであると報告されていた。Paul、 et al、、
Thrombosis Re5earch、 18:883 (1980)。
その後このグループは説を撤回し、精製PBPはマイトジェン活性がないと宣言
した。Ho1t、 et al、 (1986)v照、 我々は組換えDNA技
術でPBPを発現させようとする試みについては未見である。
Shimokado、 et al、、 Ce11.43:277 (1985
)は胞状[alveolar]マクロファージで条件を整えられた培地を分断し
てマイトジェン活性のある断片を得ている。抗PDGF抗体は分子量12〜13
゜000ダルトンの単量体タンパク質を免疫沈降[immunoprecipa
teコさせた。そのタンパク質はそれ以上特徴つけられたり精製されてはいない
。
Martinet、 et al、、 Nature、 319:158 (1
986)は、活性化されたヒト血液単球(マクロファージ)がPDGF様活性を
持つ物質、特に間葉細胞に走化性活性を有し、繊維芽細胞に成長コンビテンス活
性を有する物質を放出することを報告している。この物質はその天然の繊維芽細
胞受容体および抗PDGF抗体からPDGFを取り除いた。PDGFと同様、M
artinetの仲介者か現れ生物学的活性のジスルフィド結合をめた。
Pencev and Grotendorst、 Oncogene Re5
earch、 3°333 (1988発行: しかし実際には1989年2月
に公表) Matsuoka and Grotendorst、 PNAS
(USA)、 86:4416 Dune 1989)は、走化性成長因子に関
し本発明者らの仕事に関係しているが、彼らの仕事は部分的に精製された生タン
パク質の研究に限定されている。
ColCo11a、 EP Appln 243.179は成長、走化性または
分化[differentiation]因子からなる創傷治癒組成物につき記
載している。
Urry、 U、S、 4.693.718.は、トロポエラスチン[trop
oelastin]におけるペプチド反復に対応する合成ペプチドによる繊維芽
細胞走化性の刺激につき述へている。
ここに引用の参考文献はいずれも本願発明に対する先行技術または先行する関連
技術であるとすることは許されない。ここに挙げた日付は文献上に記載の日付で
あって特許出願の目的における公表日でない。またここに引用の文献は関係する
限り本願中に取り込むものとする。
発明の概要
PDGFはヒト創傷液中にある主要なミトアトラクタント[のi toattr
actant]ではない。ヒト創傷液は多クローン抗ヒトPDGF抗体に反応し
たが、反応ペプチドはPDGFにもそのサブユニットにも十分に応答しなかった
。PDGFは約30kDaの分子量であるか、本発明に係る2種は各々、16〜
17kDaと34〜36kDaであって、PDGFと共移動[comigrat
e] Lなかった。免疫的に純化された[imnunopurified]ペプ
チドはPDGFのA鎖ま16kDaのペプチドは、ヒト単球により分泌される1
6kDaの単量体化学誘引物質に応答すると信じられており、またPDGFのA
鎖またはB鎖から識別されている。
トした。この新しいペプチドは、単球ばかりでなく好中球によっても分泌される
ので、“白血球由来成長因子” (LDGF)とここでは呼ぶことにする。
このcDNAは、選択された宿主中で機能的なプロモーターに操作可能に結合す
ることでき、それでLDGFがその宿主中きない仕方で挙動する。すなわちLD
GFは、繊維芽細胞とか、平滑筋細胞およびアストログリア細胞のような結合組
繊細胞にとっては強力な走化性、かつマイトジェン因子であるが、内皮細胞とか
、上皮細胞あるいは白血球にはそうでない。実験データはこれが同一の細胞表面
受容体分子とPDGFおよびLDGF双方との相互作用に起因していることを示
唆している。これらの受容体は、形質転換成長因子αまたはβ、上皮成長因子、
インシュリン様成長因子、繊維芽細胞成長因子、インターロイキン、腫瘍壊死因
子、インターフェロン、その他、赤血球因子4、結合組織活性ペプチド■、ある
いは黒色腫成長刺激活性(gro gene生成物)のようなテスト済みの上記
以外の成長遺伝子ファミリー[gro−gene family]の既知の成長
因子とは結合しない。
できるであろう。通常の治癒しつつある創傷に比しこの因子の増加レベルか見ら
れる、特に、連層とか、静脈血行静止、糖尿性潰瘍[diabetic ulc
er]などの慢性皮膚潰瘍を含む多(の治癒悪化状態の処置に有効であろう。ま
た、抗腫傷薬またはステロイドによる化学療法など、患者か治癒しそこなった処
置を経験している手術による創傷でうまく創傷治癒されていないときの処置に有
効である。皮膚創傷のほかにもこの物質は、骨移植、骨折仮関節[bone f
racture non−unions]、人為的な関節置換、膿補修などの結
合組織形成の促進が望ましい場合の怪我や外科的処理の手当に有効である。眼科
分野ではこの物質は、極めて僅かな出血しか起こらず創傷はなかなか治癒しない
前部手術後の手術創傷の促進に非常に有効である。この物質はPDGFと変わら
ない仕方で作用し、上記の状態下でのPDGFの効力を証明しているので、発明
者らはこの物質がPDGFか作用するのと同じ標的細胞に適切な刺激を与えるこ
とを確信している。
それはPDGFより小さく、たった一つのサブユニットしか含ます、グリコシレ
ージョイン[glycosylation]部位を一つも持たすPDGFのよう
な糖タンパク質でないので、LDGFは製造するのかずっと簡単でコスト安であ
る。
ここに論じである研究は、LDGFが治癒過程の初期段階でヒト創傷に存在する
主要な成長因子であることを示している。
したかってこの因子の追加こそ、創傷治癒の自然の進行過程に一層近い模倣なの
である。この因子の使用は、創傷部位にずっと少ない量しか存在しないPDGF
に比較し、好ましくない副作用を引き起こすことかより少ない。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明は、創傷の処置に有効な白血球由来成長因子(LDGF)に関する。結合
組繊細胞の創傷部位には走化性運動があり、ヒト創傷液により条件付けられた培
地から自然発生する走化性因子およびマイトジェン因子の精製に関する。この因
子は、抗PDGF抗体により認識されるが、PDGFのA鎖またはB鎖特異性抗
体によっては認識されない16kDの単量体タンパク質として特徴付けられてお
り、PDGFの細胞受容体に相互反応し、ブロモシアンおよびギ酸に対する感受
性につきPDGFのA鎖およびB鎖とは区別されている。好ましい実施例では、
この因子は固定化したヘパリンにアフイニテイクロマトグラフイで部分的に精製
される。
第二の面から見れば、本発明は新規な走化性因子をコードする遺伝子が抗PDG
F抗体との発現ライブラリーをイムノスクリーンすることによって同定されると
いう発見に関係する。この遺伝子またはその断片は、関連する遺伝子を同定し分
離するためのオリゴヌクレオチドプローブとして使用することかてきる。
第三の而として本発明は、新規な因子LDGFをコードする遺伝子のクローニン
グおよび発現に関係し、そのアミノ酸配列をここに明らかにしているか、単球条
件付は培地およびヒト創傷液から精製した走化性因子であると考えられる。組換
え技術によるLDGFの生成か好ましい。
第四の面として本発明は、突然変異誘発されたLDGF遺伝子の発現、または組
換えLDGFタンパク質の酵素処理から得られる新規な走化性因子及び/又はマ
イトジェン因子の発生にも関係する。
第五の面として、本発明はLDGF様タンパク質に対する抗体の調製、ならびに
あるLDCF特性を模倣する抗抗体の調製にも係わる。
LDGFは、例えば単球細胞培養の表面物とか、ヒト創傷液といった天然物から
精製して得ることができる。しかし合成すればより容易に得ることが可能である
。
好ましくはLDGFは、そのLDGFをコードする遺伝子をプロモーターに操作
可能に結び付け、形質転換した宿主細胞中にそのプロモーターの制御下でその遺
伝子を発現させることによって調製される。遺伝子は本実施例におけるようにc
DNAであってもよいし、ゲノムLDGF配列(LDGF関連のcDNAを、
ちょうどゲノムライブラリーに対する免疫プローブのように、雑種形成プロモー
ターまたは抗PDGF抗体として使って同定する)であってもよい、または合成
りNA (LDGFのcDNAか配列されているので)でもよい。
この細胞は原核細胞(例、細菌)でも真核細胞(例、酵母、哺乳動物)でもよい
。好ましい宿主細胞はE、 coliである。プロモーターは宿主細胞中で機能
的[functional]でなければならない。好ましいプロモーターはT−
7フアージである。LDGFは好ましくは形質転換細胞から分泌されるが、もし
そうでないなら、この細胞はLDGFを回収するため後で溶解されなければなら
ない。
LDGFは次にその特異的活性を増進するように精製される。
好ましくは抗PDGF (またはLDGF)イムノアフィニティ力ラムを使い、
及び/又はヘパリン・セファロースへのアフィニティクロマトグラフィによって
LDGFは精製される。
LDGFに対する多クローン抗体および単クローン抗体を生じさせるのに精製L
DGFが使われる。これら抗体は、追加的なLDGFの免疫精製において、ある
いは創傷液中のLDGF分析の際、あるいはまた、フィブロティック[fibr
otic]状態の処置に使用される。
創傷液中のLDGFのレベルを観察すれば、その創傷部位における治癒作用に関
し有益な示唆か得られるであろう。その分析は好ましくはイムノアッセイである
が、コンビティティブフオーマットまたはサンドイッチフォーマットで行われる
。1コンピテイテイブフオーマツトではサンプルLDGFは、不溶化抗体のため
標識付けたLDGFで競合させるが、好ましくは抗LDGF抗体であって抗PD
GF抗体であってもよい。1サンドイツチフす一マットでは、サンプルLDGF
は不溶化抗体および標識付けた抗体の両者に結合されている。反応物導入のオー
ダーは様々である。
LDGFに対する抗体はLDGF/PDGF受容体を阻止するのに使うことかで
き、それによってその受容体の過度の刺激から生ずるフィブロティック状態を処
置することができる。
組換えDNA技術による生成が好ましいか、LDCF分子(または類似体)は、
アミノ酸またはオリゴヌクレオチドのインビを有していると信じられる。LDG
FのN末端エクステンション(PBPに比し)は、これらの活性を実質的に促進
するもので、PDGF−B鎖タンパク質中のシスティンと並ぶLDCFの3つの
システィンは特別の意味を持つものと考えられる。類似体はLDCF遺伝子の部
位特異的な突然変異生成(Zoller Sm1th、 1984; DNA
vol、 3.479−488)およびその突然変異遺伝子の発現によって調製
される。好ましくは、類似体はPBPとは異なりLDGFの特殊な「N末端エク
ステンションJ [N−terminal extensionlを少なくとも
持っている実質的に相同なものがよい。
追加的なシスティン残基を含むPDGFのB鎖と相同な配列に有意義に追加する
のは、LDGF分子のこの領域である。またこの分子のこの領域の水治療法スロ
ットは、PDGFのB鎖分子に非常に類似するもので、抗体と受容体の交差反応
性を説明する類似の3次構造についてのさらなる証明となる。発明者らはその生
物学的および免疫学的テストて精製CTAP−DI。
PBPおよびβ−TGを試験し、それらか不活性であることを発見したので、追
加的なN末端ペプチド領域はPDGF様の生物学的活性にとり必須のものである
と考えている。rLDGF様タンパク質」という言葉は、N末端エクステンショ
ンを実質的に持つか、PDGF、PBP、CTAP−IIIおよびβ−トロンホ
グロブリンを排除する類似体という意味である。好ましくは、rLDGF様タン
パク質」はPDGF、PBP、CTAP−I[Iまたはβ−トロンホグロブリン
よりも、ここに定義した生LDGFの方に相同であるのかよい。相同性はNee
dleman Winsah、 J、 Mo1. Biol、 48:443−
453 (1970)のアルゴリズムにより、窓100、ギャップペナルティ1
01サイズペナルテイ2、最大ギャップ50で決定される。
これらのアルゴリズムは、シングルもしくはマルチプルの挿入、削除または置換
によってLDGFとは異なる。確実さを以てアプリオリに与えられる突然変異に
ついて述べることは不可能だか、次のような一般化が言えると考える。すなわち
、もし次の判断基準の1つまたは2つ以上か満足されるならば、突然変異は活性
に影響を与える傾向か強まると。
(1)突然変異は、LDGFをPBPから区別する34−AAのN末端エクステ
ンションに影響を及ぼすこと。
(2)突然変異は、LDCFとPDGFのB踏量に保存されているアミノ酸の1
つに影響を及ぼすこと。
(3)突然変異は、LDGFの親水領域(図2)中に存在するアミノ酸に影響し
、したかって溶媒に露出される傾向かある。
(4)図3に表されたように、突然変異はLDGFのαヘリックスまたはβシー
ト領域に影響する。特にもしその突然変異か実質的に二次構造を変化させる傾向
があるときはそうである。
(5)突然変異は、図5に示された両親媒性αヘリックスの両親媒性を実質的に
増減させる。
(6)突然変異はLDGFの疎水領域中にある残基のサイズを実質的に変化する
もので、したがってその分子の核の一部をなすと考えられる。
(7)突然変異は有意的に異なる構造の1つでアミノ酸を交換する。
5chul tzとSchirmerは、Pr1nciples of Pro
tein 5tructure14−16.170 (1979)で、相同有機
体の対応するタンパク質問にはアミノ酸の変化が頻繁であることを分析している
。この分析は交換群が存在することを露見するもので、かかる群中のアミノ酸は
優先的に相互交換する。5chultzとSchirmerはこのような交換群
につき次の4種を区別している。
I Phe、 Tyr、 Trp (芳香族アミノ酸)[I Lys、 Arg
、 His (正電荷アミノ酸)m Val、 Leu、 Ile、 Met、
Cys (大脂肪族アミノ酸)IV Ser、 Thr、 Asp、 Asn
、 Gly、 Ala、 Glu、 Gln、 Pro (小アミノ酸)
SchultzとSchirmerはまた、各アミノ酸の突然変異傾向について
も述べている。Id、、 171−172.最も頻繁に交換されるアミノ酸は、
セリン、メチオニン、およびアスパラギンであって、最も少なく突然変異される
アミノ酸はトリプトファン、システィン、およびチロシンである。トリプトファ
ンは最も大きい側鎖を持つ。システィンはジスルフィド架橋に参加する。チロシ
ンは非常に強力な水素結合を形成する。
従来の交換についてのより厳格な定義はGENEPRO(RiversideS
cientific)のアラインメントプログラムにより採択された。
次の群を認める。(Ala、 Gly)、(Asp、 Glu)、(Phe、
Tyr)、(Ile。
Leu、 Vat)、(Lys、 Arg)、(Asn、 Gln)および(3
er、 Thr)である。
もしLDGFの生物学的活性を実質的に変化させたいならば(例えばLDGFの
細胞表面受容体につき増大されたアフィニチイを持つLDGFを得るためとか、
LDGFの走化性活性およびマイトジェン活性のバランスを変更するため)、上
記基準に従った活性に影響する傾向にある突然変異が導入されることになる。こ
れら突然変異の多くは勿論、活性を促進するよりも出させないものである。1策
としてLDGF遺伝子をランダムに突然変異誘発しくその長平方向に沿って行っ
たり、あるいは活性を左右する傾向にある残基に集中的に行ったりして)、それ
から機能的突然変異体をスクリーニングすることかできる。
あるいは、候補となる突然変異体をランダムでない部位特異的突然変異生成によ
り個々に調製してがらスクリーニングしてもよい。
突然変異生成の取組み方については下記診照。Botstein andSho
rtle、 5cience、 229:1193 (1985) Abarz
ua and Marians。
PNAS (USA)、 81:2030−34 (1984); Fasan
o、 et al、、 PNAS (USA)、 81:4008−12 (1
984); Myers、 et al、、 5cience、 229:24
2 (1985); Matteuci and Heyneker、 Nuc
leic Ac1ds Res、、 11:3113(1983)+ and
Veils、 et al、、 Gene、 34:315−23 (1985
)LDGF中に「従来通りの」突然変異体だけを作ること、即ち活性に影響しな
いような変化を作ることが次の目標である。
上記の基準はここでも同様に有効である。繰り返すが変化の効果につき不確実な
限り、集中的なランダムの突然変異生成か採用されることになる。
免疫学的挙動は必ずしも生物学的挙動と連携する関係にはないが、抗PDGF
(またはLDGF)抗体のスクリーニングも有効であろう。類似体もまたPDG
F (またはLDGF)受容体への結合をコンビティティブに抑制する能力をめ
てPDGF(またはLDGF)でスクリーニングされてもよい。
タンパク質分解のデグラデーション[degradation]に対する安定性
を向上させたLDGFの類似体を調整することが有利であろう。こうした類似体
は慢性的創傷の処置に特に有効と考えられる。というのは、プロテアーゼは創傷
部位に存在する天然の成長因子を減らすので、多数の専門家は損傷部位における
プロテアーゼの過剰生成が慢性的創傷の場合における阻害されている治癒の根本
原因であると感しているからである。これらの類似体は、分子の不活性な形態で
あるCTAP−11111,PBPおよびβ−TGのデグラデーションを可能に
するプロテアーゼの切断部位[cleavage 5ite]にある一部のアミ
ノ酸を置き換えることによって作り出すことかできる。例えば、位置35と36
にある2個のセリン残基はトレオニンと置き換えることかでき、また位置44の
アスパラギン残基はグルタミンと置き換えることかできる。(両方の従来通りの
置換はGENEPROの基準によったもの) その他の適当な置換も上記の部位
および同様な部位における集中的ランダム突然変異生成によって決定することが
できる。
ここに詳細を記載していないか分子生物学および免疫学の技術として通常のもの
については以下を診照。Sambrock、 Fr1tsch and Man
iatis、Mo1ecular Cloning: A Laborator
y Manual。
Vols、 1−3 (Cold Spring Harbor: 2d ed
、 1989)、 and Harlowand Lane、Antibodi
es: ^Laboratory Manual (Cold SpringH
arbor: 1988)
例1一定条件下の培地から単離された単球由来成長因子の特性
物質および方法
成長因子
ヒトPDGFは血小板から単離され、前述の方法で均質に精製された(Grot
endorst、 1984) 、 PDGFのA鎖ホモダイマー [hono
dimer]とB鎖ホモダイマーを、Bioche[、Inc、またはAMGE
N、 Inc、で購入した。SDS PAGEケル電気泳動および逆相高性能液
体クロマトグラフィで決定された純粋な物質か以下の生物学的アッセイ全てて使
われ、抗ヒトPDGF抗体を産生じている。
抗体
PDGFのA鎖(前駆体分子のアミノ酸92−119)およびPDGFのB鎖(
アミノ酸79−107)のアミノ酸末端配列を含む合成ペプチドまたは精製PD
GFがヤギに特異的抗体を産生ずるため使用された。ヤギは不完全フロインドア
ジュバント中の20μgの精製PDGFまたは50μgの合成ペプチドを多数陵
内注射して免疫された。不完全フロインドアジュバント中の純粋PDGF20μ
g(50μgの合成ペプチド)で第4回目のチャレンジをした後、最後の免疫後
7日間免疫血清が集められ、免疫沈降[immunoprecipitatio
n]およびウェスタンプロットによってその特異性につきテストされた。そのテ
ストされた免疫血清は、TGF−B (ウェスタンプロット分析では精製TGF
−Bの50ngまで)またはEGFのような他の単離された成長因子と交差反応
を少しも示さなかった。PDGFのA (92−119)ペプチドおよびPDG
FのB (79−107)ペプチドに対して生成された免疫血清は、免疫ドツト
プロットにより配列特異的であることが証明され、PDGFのA鎖またはPDG
FのB鎖分子の残りのアミノ酸配列を有するペプチドと交差反応しなかった。免
疫血清のIgG断片がDEAE Af f iゲルブルーセファ0−スに単離さ
れた(Biorad、 Rich[1ond、 Ca1ifornia、 0.
02 NaC1,0,02Tris pH8,0に平衡させられた)。
総合試薬
リポポリサッカライド(LPS、ε、coli 0127:B8)をSigut
na Chemical Co、、 St、 Louis、 Missouri
から購入し、FMet−Leu−Phe (NLP)をPen1nsula L
aboratories、 Sun Carlos、 Ca1iforniaか
ら購入し、免疫複合物をCooper Biomedical、 Malver
n、 Penn5ylvaniaから購入した。
Flypaque−Ficollの密度勾配遠心法を用いて新鮮な全血液からヒ
ト末端血液単球を単離した。1 mg/mlウシ血清アルブミン(BSA)およ
びゲンタマイシン(50μg/nl)を含む106細胞/mlの濃度のRPMI
1640培地で、95%の空気と5%の炭酸ガスの雰囲気中に37℃で18時
間、1μg/g+I LPS、免疫複合物(0゜5 mg/nl)またはfme
t−1eu−phe (10−6M)の存在下または不存在下で付着細胞(〉8
5%単球)を培養した。一定条件下の培地を除去し付着した細胞をリン酸緩衝の
生理食塩水中で掻き落とし10分間2000 X gで遠心分離した。培地およ
び細胞粒の両者からRobertsらが記載(1980)のアシド−エタノール
抽出法とエーテル沈降法によってペプチドを抽出した。簡単に言うと活性または
不活性細胞から得た一定条件下の培地または細胞粒の1 volを4°Cで一晩
2volのアシド/エタノール(lvo1151vo1)で抽出した。600
X gで30分間遠心分離後、表面物を4°Cで一晩4 volの無水エチルエ
ーテルで沈降させた。沈降物をINの酢酸で再抽出し、凍結乾燥し、平滑筋細胞
走化性分析またはウェスタンプロットでテストした。場合によっては一定条件下
の培地を走化性活性につき直接テストするか、または凍結乾燥し、サンプル緩衝
液(Tris、 SDS、 グリセロール)中で再懸濁しウェスタンプロットで
テストした。
LDGFの特性
活性化した単球の条件設定培地からのLDGFの部分的精製は、pH7、サイズ
排除クロマトグラフィ (INの酢酸または0.5Nの酢酸アンモニウム中で発
生させたH P L C,TSK−2000) 、0゜1〜INの酢酸アンモニ
ウムの勾配、で溶出させたヘパリンセファロース(Pharmacia、 Pi
scataway、 New Jersey)にアフィニティクロマトグラフィ
で行った。部分的に精製した物質はHe1dinら記載(1986)のようにブ
ロモシアンおよびギ酸の消化を使ってさらに詳しく特徴つけられた。分別部分[
aliquot]を37℃、48時間、70%のギ酸単独中、またはブロモシア
ン含有の70%ギ酸(g CNBr/g全タンパク質)中でインキュベートした
。次にサンプルを凍結乾燥し、5mMHCl中で再溶解し、走化性につきテスト
しウェスタンプロットした。
上述したようにウシ大動脈平滑筋細胞につき走化性活性をボイデンチェンバーに
よる走化性分析で測定した(Grotendorstら、1981)。サンプル
をデュプリケートにしてテストし、各結果は3回の実験の平均標準偏差を示すも
のとした。走化性活性は既に詳述したように(Grotendorst、 19
87) 、応答細胞から抽出されたスティンのミリアブソーバンスユニット[a
+1lliabs。
rbance unit]として発現される。6 ng/nl濃度の純粋なヒト
PDGFはA、、oonmて350 mAUの値を出す走化性応答を引き出す。
CNB rおよびギ酸で処理された材料を除き、各サンプルの電気泳動を12%
または15%のポリアクリルアミドケルて行い、CNBrおよびギ酸て処理され
た物質についてはLaemmli (1970)に記載されている通りドデシル
硫酸ナトリウム(SDS)含有の18%ゲルで分析した。Kyhse−Ande
rsen(1984)が記載するように、電気プロッティングによってタンパク
質をニトロセルロースに移動した。タンパク質のフィルタへの非特異的結合を阻
止するため、移動後、プロットを2.5 mg/nlの無脂肪粉カーネーション
牛乳(TBS−milk)を含むTris緩衝の生理食塩水(TBS) (10
0a+M NaC1,50mM Tris、 pH7,4)中で、4時間インキ
ュベートした。次にこのフィルタをTBS−milk中に希釈された15μg/
mlの抗ヒトPDGFIgGの存在下で一晩インキユベートした。それからTB
S−!l1lk中で5回洗浄しく各5分間)、TBS−+n1lk中で90分間
、アルカリフォスファターゼ抱合のアフィニティ精製されたウサギ抗ヤギI g
G (1:100Q希釈度)でインキュベートした。TBS−t+ilkで5
回洗浄後、アルカリフォスファターゼ基質キット(KPL、 Gaithers
burg、 Maryland)を使って抗原を検出した。この方法によりウェ
スタンプロット中の0.3ngという小さなPDGFをも検出することができる
。
不活性化単球はPDGF様の
生物学的、免疫学的活性を有する
活性化された末端血液単球からの一定条件培地は平滑筋細胞走化性を濃度依存的
に引き出したが、不活性化細胞から集めた一定条件培地は少しも測定可能な走化
性活性を示さなかった。
かえって活性化細胞および不活性化細胞の両者から得られた細胞抽出物は、この
物質が不活性化細胞中に存在することを示唆するようなほぼ同量の生物学的活性
を示した。この物質の濃度は時間依存性であることか報告されており(Mart
inetら、1986)、18時間後に最高濃度に達し、応答は活性に使われた
全試剤につき同してあったとされる(すなわちLPS、免疫複合物)。
また、前に報告された通りに(Shimokadoら、1985; Marti
netら、1986) 、一定条件培地を3eugの抗ヒトPDGFヤギIgG
でブレインキュベーションすると生物学的活性を完全に消したが、非免疫ヤギI
gGはこの物質の生物学的活性に何の影響も示さなかった。
末端血液単球により産生された物質をより詳しく特徴つけるため、不活性化、活
性化細胞両者からの細胞抽出物および一定条件培地を、抗ヒトPDGF IgG
を使ってウェスタンプロットトランスファ分析で検査した。不活性化単球からの
抽出物は、56.45.31.25および16kDの明確な分子量を有する少な
くとも5つの主たる免疫反応性ペプチドを露出した。これとは対照的に、活性化
単球は活性化細胞からの分泌産生物の分子量と同じ16kDのたった1つの主た
る免疫反応性ペプチドしか持っていなかった。不活性化細胞からの一定条件培地
は免疫反応性物質を少しも持っていなかった。プレイミューンIgGは、細胞抽
出物あるいは一定条件培地のいずれにおいてもどんなペプチドにも反応しなかっ
た。
LDCFのマイトジェン分析
NIH/3T3細胞(ATCCCRL1658)をDulbecco修正Eag
le−ト中にI X 10 ’/cm2濃度でプレートし、集密[conflu
enee]になるまで成長させ3〜4日後に分析に使った。成長因子を直接に添
加し、18時間後に3H−チミジン(2uCi/ml) (Amershaa+
。
^rlington Heights、 l1linois)を添加した。細胞
をさらに2時間インキュベートし、4°Cで3回、リン酸緩衝生理食塩水(PB
S)で、また5%トリクロロ酢酸(TCA)で5回、洗浄した。TCAに不溶性
の物質を0. I N Na0B10.1%SDSで溶解し、混合した3H−チ
ミジン量をfsecknan液体シンチレーションカウンタで測定した。
LDGFを活性化単球から通常の方法で精製した。PDGFをGrotendo
rst、 Ce1l 36:279−285.1984に記載の通りに単離した
。
P D G F 20 ng/ml 71.000 C1)EIP D G F
10 ng/ff11 51.000 cpmLDGF 100ul(サンプ
ルの) 59.000 CpEl 約14 ng/m1LDGF 50ul(サ
ンプルの) 45.000 cpfI 約7 ng/m+ILDGF 25ul
(サンプルの) 28.000 cpe 約3 ng/ml負の対照 2.50
0 cp幻
LDGFは、ジスルフィド架橋に欠けるに単量体である複数の研究所におけるこ
れまでの研究は2量体形式のPDGFだけが生物学的に活性であることを示唆し
てきた(Antoniadesら、1979; He1dinら、1981;
Grotendorstら、1981) 、しかし上述のようにマクロファージ
から分泌された主要な免疫反応性ペプチドの分子量は16kDで、血小板放出の
PDGFが31kDであることに比べると、単球分泌物質のPDGFとの関係に
つき疑問が生ずる。活性化マクロファージから分泌された物質をウェスタンプロ
ット分析するとSDSゲルに16kDのダブレットを露出した。これら物質をジ
チオトレイトールで還元してもペプチドの電気泳動移動度は不変であったので、
ジスルフィド架橋は存在しないことを示唆する。これに対して対照的に、血小板
から単離されたオーセンンティックヒトPDGFの同一ゲルの電気泳動は、非還
元状態の31kD(これは前述の通り(Jobnssonら、1982; An
toniadesら、1979; He1dinら、1982)還元後18kD
にシフトする)でダブレットを発現した。単球から分泌される免疫反応性ペプチ
ドの相対的豊富さと分子量は、細胞の活性を刺激するため使われる試剤には依存
していなかった(LPS、免疫複合物、またはFMLP;データは不知)。これ
らのデータは、LDGFの主要な分泌形式が変性条件下ではSDSゲル電気泳動
で16kDの単量体タンパク質として挙動することを示している。
この物質の分子量を非変性条件下で検査した。HPLCにゲル濾過クロマトグラ
フィを使って、INの酢酸または0.5Nの酢酸アンモニウムpH7中に発生さ
せたTSIC−2000カラムにヒトPDGFの溶離位置[elution p
osition]と単球PDGF様因子(LDCF)のそれとを比較した。酸性
条件下ではPDGFの溶離回数とL D G Fはほぼ同して、LDGFはこの
条件下では30kDの二量体として挙動することを示唆した。しかし走化性活性
は、0.5Nの酢酸アンモニウムを18kDのペプチドとして溶離した。生物学
的に活性な部分[fraction]のウェスタンプロット分析は16kDの免
疫反応性ペプチドかこのカラムからの生物学的活性と共溶離することを示した。
追加的なメチオニン残基は、PDGF A錫分子またはB銅分子に比し、LDG
F中に存在することの証明ヒトPDGFのA錫分子とB銅分子は、LDGFの関
係をこれらペプチドに比較するためのタンパク質化学工学により開発てきる特徴
的な一次構造を持っている(Heldinら、1986)。例えばPDGF A
錫分子の成熟形はメチオニン残基を何も含んでいない(Betsholtzら、
1986; Waterfielら、1983) 、加えて、処理したA鎖は、
ギ酸消化による切断[cleavage]に感受性あるアスパラギン酸−プロリ
ン結合を持っている。B銅分子の成熟形こうした結合のどれも持っていない(D
oolittleら、1983: Vaterfielら、1983)。このよ
うにB銅分子はギ酸との切断に耐性を有しているが、CNB rが添加されると
位置11で切断され、減少された分子量のペプチドをもたらす(Heldioら
、1986)。逆にA錫分子はギ酸消化に感受性があり、CNB rはA鎖ペプ
チドのフラグメンテーション[fragIoentation]に何ら効果を持
たない(Heldinら、1986) 。L D G Fは次にギ酸単独、また
はCNBr存在下に処理され、その処理した分子の生物学的特性および電気泳動
特性の両者につき分析した。PDGFのA錫分子の切断をもたらす一定条件下で
のLDGFのギ酸処理は、平滑筋細胞走化性分析において決定されたような生物
学的活性も、ウェスタンプロットでの主要な免疫反応性ペプチドの電気泳動移動
度にも、何ら効果を示さなかった。しかし本物質のCNB r消化は、生物学的
活性の完全な喪失をもたらすと共に、ウェスタンプロットでの免疫反応性物質の
破壊を完成させた。逆に、SSV/NRKから単離された部分的精製のPDGF
B銅分子は、抗PDGF IgGを使ってウェスタンプロット分析でCNB
r消化の前後に容易に検出された。
LDGFは、PDGFのA鎖または
B鎖のアミノ末端に免疫学的に明確である。
LDGFのPDGF A鎖またはB鎖との関係をより詳しく決定するために、分
泌PDGF A (アミノ酸92−119)またはB(アミノ酸79−107)
鎖のN末端配列を有する合成ペプチドに対して抗体を起こしてみた。LDGFを
分析し、還元PDGFAホモダイマーおよびBホモダイマーと比べてみたとき、
A鎖のアミン末端ペプチドに対する抗体は還元PDGF Aホモダイマーを認識
したが、還元LDGFまたは還元PDGF Bホモダイマーには反応しなかった
。B鎖のアミノ末端ペプチドに対する抗体は還元PDGF Bホモダイマーと免
疫反応したが、還元PDGF AホモダイマーまたはLDGFとは交差反応しな
かった(図5)。
ここに提出されたデータは、ただ一つの大きさクラスである活性化したヒト末端
単球が約16kDの分子量の生物学的に活性なペプチドを大量に分泌することを
示している。これらのペプチドはまた、抗ヒトPDGF抗体により完全に中和さ
れる平滑筋細胞走化性活性も示す。これらペプチドは全く細胞内で活性刺激によ
り処理されるようであり、ちょうど活性化細胞の抽出物が分泌ペプチドの電気泳
動移動度と同し移動度をもつペプチドだけを含み、また新たに単離されたかまた
は不活性化された細胞が大きい分子量(54,45,31,25,16kD)の
免疫反応性ペプチドを含むのと同じである。より高い分子量のPDGF関連ペプ
チドは、サル肉腫ウィルス[5iIIian sarcoma virus]で
形質転換されたマーモセット系などの種々の細胞系において記述されており、追
加的なN末端およびC末端アミノ酸を有する成熟細胞の前駆体フオームを表すも
のと考えられている(Robbinsら1983)。LDGFは非変性条件下で
二量体として存在するか、ジスルフィド架橋を持たない。このことはLDGFと
PDGFのHPLCゲル濾過クロマトグラフィで酸性状態に共溶出[coelu
te]するが、SOSゲルには異なる電気泳動移動度を示すという我々の観察か
ら支持されている。PDGFとは逆に、SDSゲル中のLDGFの移動度は還元
剤の添加によって影響を受けない。
Gieseらの最近の研究は(1987)、v−sis@瘍遺伝子のPDGF関
連ドメイン中の8つの保存されたシスティン残基のいずれかに部位指向性突然変
異生成による修飾がジスルフィド架橋を欠いたv−sis遺伝子生成物(PDG
FのB鎖)の形式の合成をもたらすことを示している。しがし位置154.16
3.164および210のシスティン残基の修飾はv−sis遺伝子の形質転換
活性を変化しなかったのであり、このことはジスルフィド架橋を欠< v−si
s遺伝子生成物のある種の形式が生物学的活性を保持していることを示している
。PDGFのA鎖ペプチドまたはB鎖ペプチドとは異なり、LDGFの免疫反応
性はブロモシアンで処理することにより完全に破壊されたのであって、これは追
加的なメチオニン残基が存在することを示唆している。またPDGFのA鎖およ
びB鎖のアミノ末端配列を特異的に認識する抗体はLDGFに反応しなかったの
であり、これはそのようなアミノ酸配列がLDGF中に存在しないこと、または
そのようなアミノ酸配列か有意に変化させられたかその抗体の届かないところに
あるか、を示すもので、さらにLDGFとPDGFの構造的相違を支持するもの
である。
要するにこれらのデータは、LDGF構造というものが、今日まで特徴であると
されてきたPDGFの形式のいずれからも区別できることを示している。この物
質は、結合組繊細胞の化学誘因物質およびマイトジェンとしての挙動、ならびに
[+257 ]PDGFの細胞表面受容体に結合するための[”5I]PDGF
とのコンビティジョンを含むPDGF様生物学的活性の全てを発現する。しかし
その分子組織は、PDGFの公知形式の分子組織とは、それがジスルフィド交差
結合した二量体ではないという点で、また、ギ酸またはCNB rによる切断に
、処理されたPDGFのA鎖またはB鎖ペプチドのいずれかにつき見られるもの
とは異なる感受性を示す点で、異なっていると思われる(Heldinら、19
86)。
精製された物質は、10−9Mレンジの濃度である濃度10〜40ng/mlで
生物学的活性を持つよってある。これは同しような生物学的活性につき要求され
るPDGFのモル温間に比較できる。
例2 ヒト創傷液中のPDGF関連ペプチドの免疫検出性方法および物質
細胞 NrH/3T3細胞は、S、 Aaronson (National
1nstitutes of Flealth)から初期の継代て得ることがて
きた。細胞は10%ウシ胎児血清とゲンタマイシン(50μg/ml)を補充さ
れたDMEM中で成長され、90%雰囲気/10%C○2中で37℃に維持され
た。培養細胞か集密的になった直債に濃度抑制された培養細胞を使って全てのマ
イトジェン分析および走化性分析か行われた。
ヒト創傷液 ヒト創傷液を、腫瘍(直径<1.5CD+)除去の目的で全面乳腺
切除を受けた6人の女性患者から毎日集めた。
液は通常の方法として手術中の排水用に挿入された吸入管を介して集められた。
これら患者の誰も血液学的あるいは細胞性免疫学的な異常な変化を示さなかった
。手術後の通常の管理は、抗生物質およびビタミン剤、および、アドレノクロム
やトレネキサム酸のような止血剤の点滴である。抗癌剤は創傷液回収中は少しも
投与されなかった。創傷液は遠心分離(5000xg)により組織破片から分離
され、20°Cで貯蔵された。
成長因子 遺伝学的に生成されたPDGF AAホモダイマー、BBホモダイマ
ー、ABヘテロダイマー、およびヒト上皮成長因子は、Creative Bi
oMolecules(Hopkinton、 MA)から供給された。濃度お
よび純麿はアミノ酸配列分析によって決定された。ヒト形質転換成長因子β型(
TGF−β)はRe5earch & Diagnostie Systems
(Minneapolis、 MN)で購入した。酸性の繊維芽細胞成長因子
細胞はSigmaから購入した。いくつかの実験では既述の通り、(Grote
ndorst、 1984)血小板から純化されたPDGFが基準および免疫原
として使用された。マクロファージ由来の成長因子が、既に報告したように(P
encev and Grotend。
rst、 1988)活性化ヒトマクロファージの培養浮遊物からHPLCによ
って純化された。
抗体 抗ヒトPDGFおよびPDGFのA鎖およびB鎖成分の抗合成ペプチドか
使われた。ヤギ抗ヒトPDGF抗体を血小板からの精製PDGFに対して起こし
た(Grotendorst、 1984)。
このヤギ抗PDGF抗体はPDGFの生物学的活性を特異的に中和することがで
きる(Grotendorstら、 1988)。
抗A鎖または抗B鎖特異性抗体を、PDGF A鎖(アミノ酸92−119)お
よびPDGF B鎖(アミノ酸79−107)のアミノ末端配列を有する合成ペ
プチドを免疫原として使って調整した。PD G F A (92−119)お
よびB (79−107)ペプチドに対する免疫血清は、イムノドツトプロット
によって決定された配列特異的なものであって、PDGF A鎖またはB鎖分子
の残りのアミノ酸配列を有するペプチドと交差反応しなかった。さらに、抗血清
は鎖特異性で、各々、PDGF A鎖またはB鎖ペプチドとだけしか反応しない
。
ヒト創傷液中のPDGF関連ペプチドの精製 タンパク質の高濃度ゆえに、創傷
液サンプルまたは酸抽出されたサンプルはウェスタンプロット(免疫学的)技術
では分析できない、したがってヒト創傷液中のPDGF関連ペプチドは抗PDC
;Fイムノアフィニティ技術により精製した。ヤギ多りローン抗PDGF Ig
Gは、メーカーのプロトコルに示されるようにAffi−Gel−10(Bio
−Rad)に接合した。PDGF関連ペプチドは、凍結ストックから新たに解凍
した創傷液II+1を、抗PDGF IgGと接合したAffi−Gel−10
の200g1で4℃、24時間、インキュベーションして単離した。創傷液のイ
ンキュベーション後、そのマトリックスを0.1Mへペス、pEI7.4.1m
lで5回洗浄した。
特異的結合のペプチドをIMの酢酸で24時間処理することにより放出させた。
そのマトリックスを遠心分離して表面物を回収し、1.0Mの酢酸に対してダイ
アライズし、分析する前に一20℃で貯蔵した。同量の創傷液とアフィニティマ
トリックスとを使ってPDGF関連ペプチドを各サンプルがら単離した。準備的
な研究は、この量のアフィニティマトリックスが、創傷液サンプル中の全PDG
F関連ペプチドを回収することにつき〉10倍であることを示した。一部の実験
では、DeLarco and Todaro (1978)が記載するように
、ヒト創傷液はアシドエタノール沈降によって処理した。
ウェスタンプロット分析 ヒト創傷エタノール物質をウェスタンプロフト分析で
分析した。抗ペプチド抗体がSDS含有の15%ポリアクリルアミドゲル中に使
われている場合を除いて、サンプルを非還元下に電気泳動させ、次にサンプルを
前述の通りニトロセルロースに電気プロット[electroblot]させた
(I、eibovich and Ross、 1976; Takehara
ら、1987)。免疫反応性PDGFペプチドを抗ヒトPDGF IgGとアル
カリホスファートとが接合したウサギ抗ヤギIgGで検出した。
マイトジェン分析と走化性分析・ 精製した創傷液サンプルのマイトジェン活性
を次のようにして決定した。NIH3T3細胞(Grotendorst、 1
984)を集密になるまで10%0%ウシ胎清でDMEMの48個のウェルプレ
ート(Costar)中で培養し、その培地を2.5%ウシ胎児血清で使用12
時間前にDilEIIに変えた。
DMEM中のサンプルを各ウェルに加え、DNA合成につき16時間後にトリク
ロロ酢酸沈降物質中へ[3H]チミジンを組み入れて測定した。
コラーゲンでコーティングしたポリカーボネートフィルタ(Nuclepore
; 8−μm一孔径)を使って、前述したように(Grotendorst。
1987)変形ボイデンチェンバー中で走化性分析を行った。分析は4時間無血
清のDMEM含有ウシ血清アルブミン中で2 、0 IlIg/mlで行った。
フィルタを通って移動した細胞がら抽出したスティンの600 nmの吸光度を
測定することで走化性応答について測量した。
結果
ヒト創傷液中のPDGF関連ペプチド
ヒト創傷液中のPDGF関連ペプチドをウェスタンプロット分析すると、2つの
異なる分子塊種[molecular mass 5pecies](1617
kDaと34−36 kDa)を露出させた。このウェスタンプロットは16−
kDaおよび17−kDaのペプチドが手術後の第1日目の液中て最も高濃度で
あるか、手術後7日で減少することを示している。逆に、高分子量塊ペプチド(
34−36kDa)は僅看、創傷治癒の初期段階にあるが、4日および5日後に
増加し、7日までに減少する。こうした知見は創傷液を検査された6人の患者各
々に本質的に同様であった。15−kDaから17−kDaの産生物は、活性化
マクロファージから標準精製されたマクロファージ由来の成長因子(Pence
vとGrotendorst、 1988)と共に移動するので、マクロファー
ジから来るもののようである。34−から36−kDaの産生物はPDGFと共
に移動しないのであって、我々はこのペプチドがどこに由来するのか不明である
。
多クローン抗ヒトPDGFの特異性は、組換えヒトAB PDGFとの抗体の阻
止[block]の研究から明らかにされる。ABヘテロダイマーの50ngを
持つ第一抗体のブレインキュベーションは、創傷液中のPDGF関連ペプチドに
その抗体が結合することを完全に阻止する。この現象はAAまたはBBホモダイ
マーを遮断薬[blocker]として使っても同様に見られた。非免疫IgG
はこの分析系ではどのペプチドも検出しなかった。さらに、この多クローン抗ヒ
トPDGFはPDGFに特異性でTGF−β(100ng)、ヒト上皮成長因子
(100ng)、または酸性繊維芽細胞成長因子(100ng)に反応しない。
創傷液は回収後最初の3日間は赤色で、出血および凝固が創傷部位で起こってい
ることを示した。驚くべきことに、創傷部位での血小板作用があるにも拘わらず
、検査した6組の創傷液サンプルのどれひとつにもオーセンティックな3O−k
Da P D G Fを検出できなかった。
抗PDGFイムノアフィニティ精製の有効性オーセンティック3O−kDa P
D G Fの回収不能性を説明するいくつかのものは、(1)30−kDa
P D G Fが酵素消化により分解された、(2)イムノアフィニティ精製過
程はタンパク質に富む創傷液から抗原を拾い出すのに効果的なものではない、(
3)30−kDaPDGFはキャリヤタンパク質に結合しているから抗体に近づ
くことかできない、というものである。これらの疑問によく注意してみると、既
知量のP D G F (20ng/l11)が創傷液中に添加されている。そ
のサンプルは24時間室温でインキュベーションされ、PDGF関連ペプチドが
前述のイムノアフィニティ過程を経て精製された。外来的に添加されたPDGF
の回収は〉90%で、創傷液中に存在する免疫反応性ペプチドの量は、オーセン
ティックPDGFを追加するかしないかにより違ってこない。こうした結果は、
創傷液中に存在するPDGFが、この単離過程で回収できるものなのか、また、
創傷液サンプル中のPDGF抗原量を2倍にすることは、ウェスタンプロット分
析で判定されるPDGFまたはPDGF関連ペプチドの回収に影響を及ぼさない
のであるから、使われたマトリックス量は十分なのかといった点を激しく問題に
する。
ヒト創傷液中のA鎖ペプチドおよびB鎖ペプチドの欠乏創傷液中のPDGF関連
ペプチドがPDGF A鎖またはB鎖からなるのかどうかを検査するため、第1
8目の創傷液がら得た精製PDGF関連ペプチドの大部分を、PDGF A鎖ま
たはB鎖に対する抗血清特異性を用いて分析した。これら血清は、成熟A鎖分子
または成熟B鎖分子のいずれかのN末端配列に対応する30−mer合成ペプチ
ドに対して産生じたものである。
これらの抗血清は鎖特異性で、手をっけていないA鎖またはB鎖ペプチドいずれ
かのJ−ないし2ngという微量でも検出できる。
いずれの抗血清も、PDGFの生物学的活性の20ngに等しい量を含有する第
−日月の創傷液サンプル中に、A鎖またはB鎖ペプチドを何も検出しなかった。
こうした結果は、PDGFのA鎖またはB鎖ペプチドは創傷液中に< 2 ng
/mlの濃度で存在しなければならないこと、また、主要なPDGF関連の生物
学的活性は創傷液中のA鎖またはB鎖分子に原因をめることはできないこと、を
示唆している。
ヒト創傷液中のPDGF関連ペプチドの生物学的活性PDGF関連ペプチドの量
は、ウェスタンペプチドプロットのデンシトメータースキャニングおよび生物学
的分析の両者を使って決定した。16−ないし17−kDaおよび34−ないし
36−kDa産生物の現出と不現出の速度論[kinetics]は各々非依存
的であった。
16−ないし17−kDaペプチドのレベルは手術後筒1臼目にピークに達し、
7日目までに殆ど検出不能な程度にまで指数的に減少した。これと対照的に、3
4−ないし36−kDaの産生物は最初低レベルで存在するだけであったか、そ
の後増加し、手術後5日および6日目にピークに達した。
全創傷液およびイムノアブソーブ[immunoabsorb]された小片の走
化性活性とマイトジェン活性が検査された。イムノアフィニティ精製した小片の
マイトジェン活性は第18目に最高で、手術後第4日目後は検出できないレベル
へと減少した。これらのキネティックス[kinetics]は、ウェスタンプ
ロット分析で検査された16−ないし17−kDaペプチドのそれと同一であっ
た。全創傷液のマイトジェン活性はイムノアフィニティ精製した小片のそれとは
異なるものであった。この活性は第5日月にピークに達し、その時の全マイトジ
ェン活性はイムノアフィニティ精製された物質のそれより大きかった。このよう
に多様なマイトジェン活性が創傷液に存在し、そのうち一部だけが免疫学的にP
DGFに関係しているにすぎない。
全創傷液とイムノアフィニティ精製された小片の走化性活性も検査された。マイ
トジェン活性同様、イムノアフィニティ精製された小片の走化性活性量は、ウェ
スタンプロット分析で測定した16−ないし17−kDaペプチドの日毎の変化
に関連していた。
この活性は第18目にピークに達し、その後減少した。
創傷液からの精製PDGF関連ペプチドの走化性活性は、コンペティティブアッ
セイにおいて組換えPDGFで処理された(表1)。第18目の創傷液からのP
DGF関連ペプチドは、上室中で組換えPDGF BBホモダイマーのないNI
H3T3細胞に・より強い走化性応答を引き出した。しかし、PDGF BBホ
モダイマー25ng/mlか上室に加えられると、化学誘引物質の濃度勾配を減
少させ、免疫精製因子に応答して下室へと移動する細胞はなかった。こうしたデ
ータは、免疫精製された走化性因子かおそらくはPDGF受容体に活動している
ことを示唆した。
創傷液のアジドエタノール抽出物中に存在の活性は、手術後第45目に活性はピ
ークに達し、イムノアフィニチイ精製PDGF関連ペプチドのものとは異なるキ
ネティックスを見せた。
このようにマイトジェン活性と同様、多様な走化性活性があるよってあり、ある
ものはPDGF様で、他のものはそうでない。
PDGF様走化性活性とマイトジェン活性は、オーセンティック血小板P D
G F (PencevとGrotendorst、 1988)由来ではなく
、マクロファージ由来のPDGF関連ペプチドに類似の因子により主として仲介
されるよってある。この因子がマクロファージによって独占的に産生されるのか
どうかについては未だ明確でない。我々の研究所での最近の研究は、好中球が同
様の因子を産生ずることができることを発見している。もっともマクロファージ
由来の成長因子とこの因子との関係は現在の所未だ不明である。それにも拘わら
すマクロファージは、創傷治癒応答を制御するのに中心的役割を演すると長い間
考えられてきたのであり(Leibovitch Ross、 1975; D
iegelmannら、1980) 、創傷液中に見た所マクロファージ関連産
生物らしきものか高レベルに見つかることは予想できないことではない。創傷液
中にオーセンティックPDGFペプチドか何も存在しないことは驚くべきことで
あった。こうしたペプチドが分析感受性以下の量しかないのか、あるいは痕跡程
度の量はあるのかは明らかでない。
もしオーセンティックPDGFペプチドか創傷液中に低レベルで存在するなら、
全PDGF関連生物学的活性の<10%であることを説明するにちがいない。オ
ーセンティックPDGFがある方法でマスクされているか、または上記の単離過
程で分解[degrade] してしまうのかは、加えられるPDGFが創傷液
サンプルから〉90%の効率で回収されるのであるから、考えにくい所である。
おそら<PDGFのA鎖ペプチドとB鎖ペプチドは、細胞外マトリックスまたは
フィブリン凝固物と支配的に関連しており、したがって溶解が簡単でないのであ
ろう。あるいは、オーセンティックPDGFか組織エレメントにより組織修復部
位で急速に消費されるとも考え得る。
修復応答の後期期間中に集められた創傷液における走化性活性とマイトジェン活
性の有意的比率は、PDGF関連ペプチドのイムノアブソープション[1aon
unoabsorption]による枯渇後に維持された。互いに類似関係にあ
る未処理創傷液またはアンドエタノール抽出物におけるマイトジェン活性と走化
性活性は、イムノアフィニティ精製物質の活性とは異なる外観上の時間経過を見
せる。これらの活性は16−ないし17−kDaのPDGF関連ペプチドのレベ
ルが減少する後期の日々にピークレベルに達するもので、それらの因子かおそら
く、PDGF関連ペプチドを産生ずるものとは異なる細胞型によって産生されて
いることをぷCミ、ろイ ΣのようにPDGFとは顕著に異なるマイトンエン因
子と走化性因子が創傷液中にも存在し、修復過程の俊期制御に本質的役割を演じ
ていると思われる。
以上の結果は、ヒトの通常の創傷治癒部位にPDGF関連ペプチドが存在するこ
とを示している。類似するペプチドが、腹水液および慢性アルコール性肝硬変の
患者がら得た肝臓生検組織の両者に見つかった。この障害[disorderl
は肝臓の慢性的炎症とこの部位における単核細胞の大きな蓄積物に特徴つけられ
るので、マクロファージ由来の成長因子もフィブロティック症状初期の原因成分
であろうと考えられる。このように、マクロファージのような細胞型は、通常の
修復期間中および外傷後の組織再生期間中におけるPDGF関連成長因子の産生
に重要に関わっており、また類似の因子がアテローム性動脈硬化、関節炎、肺繊
維症および肝硬変のようなフィブロティック障害中の結合組織形成を刺激してい
るように考えられる。
例3・ LDCF関連cDNAの単離と特性活性化した(L P S処理[1/
ug/ml]24時間)ヒト末梢血液単球から得た全RNAをChugauin
らの方法(Biochemistry; 18:5294−5299; 197
9)て調製した。ポリA+を有するmRNAをオリゴディティ[oligo d
t]セルロースクロマトグラフィで単離した。
存在する全てのmRNAのcDNAコピーをPbarmaciaがら購入のcD
NAライブラリ構築キットを使って構築した。次にそのcDNAをプラントエン
ドし、そのエンドにEcoR1アダプターを付加させた。cDNAを低溶解アガ
ロース電気泳動で串離し、長さか800塩基対より長いcDNAを低溶解アカロ
ース電気泳動て集め、ラムダgt 11発現ベクターにパッケージした。この遺
伝子ベクターは、それがβガラクトシダーセプロモーターに制御され、適当な刺
激が細菌培蓋培地に加えられたさきは、このプロモーターがβガラクトシダーゼ
のN末端を含む融合タンパク質の合成を活性化し、cDNAでコードされたその
タンパク質配列のC末端かそのファージゲノム中にパッケージされるように、c
DNA挿入物を適切な部位にパッケージする。ファージゲノムにつきただ一つの
cDNA配列だけがパッケージされる。
次に発現ライブラリを我々がヤギで調製した抗PDGF抗体でスクリーンし、一
定条件培地でLDGFを同定するため使用した。全部で800.000の組換え
ファージをスクリーンしたが、ただ一つのファージがその抗体に反応する融合タ
ンパク質を産生じた。このファージをプラーク精製し、挿入物をEcoR1制限
エンドヌクレアーゼを使って切断した。我々の制限断片がらして、挿入物が約3
00塩基でEcoR1リンカ−の一つがら内EcoR1部位を有することが明ら
かである。
次に、EcoRlによる部分消化を使い、その手をつけていない挿入物の多数の
組換え体をスクリーンして、M13中に手をでつけていない挿入物をサブクロー
ンした。デオキシ法を使って、いくつかのプラークを1本鎖DNA配列をさせる
ため採取した。DNA配列分析は、384塩基(図1)の単一の読み取り枠を有
する675塩基対の挿入物および予想された内部EcoR1部位を露呈した。こ
の配列かあるGenbankライブラリのサーチは、これか特殊な配列であるこ
とを示し、成長遺伝子によりコートされるタンパク質に40%の相同性を示した
(図2)。このことはcDNAがCTAP−II[遺伝子ファミリーに関係して
いることを示している。上記読み取り枠をPC−GENEプログラムで翻訳し、
データベース中の配列と比較した。そのタンパク質配列は3つの既知のタンパク
質、すなわち血小板ベースのタンパク質(PBP) 、CTAP−IIIまたは
LA−PF4およびβトロンボグロブリン(βTG)と同一の領域を示した。し
かし予想されたLDGF配列は、付加的な34アミノ酸をPBP関連配列のN末
端に有していた。CTAP−I[IとβTGは、PBPのタンパク質分解産生物
であると考えられている。実際、βトロンボグロブリンは古くなった血小板のマ
ーカーとして使われている。我々のテストによれば、PBP、LA−PF4、β
TGのいずれも生物学的活性または免疫学的活性を少しも見せなかった。このよ
うにLDGFンパク質のN末端にある付加的なアミノ酸は、その生物学的活性に
とって必須なもののようである。マイクロコンピュータプログラム(GENEP
RO,Riverside 5cientific)を使ったとき、もし分子構
造に中性な一定のアミノ酸の代替物を含ましめるなら、LDGFとPDGFのB
鎖分子の領域との間には25%の相同性かあることか示されている(図3)。重
要なことは、LDGF配列中の5つのシスティン残基のうち3つはPDGFのB
鎖タンパク質中のシスティンと並んでいることである。さらに、LDGFとPD
GF−8鎖の親水1バ4或ならひに疎水性領域を反映する水治療法スロットの比
較は、手をつけていないLDGF分子が、PDGFにつき見られる縦断面図[p
rofilelと非常に類似したものをもっていることを示している。こうした
類似性は抗体と受容体との結合交差反応性についての説明的根拠となり得るもの
で、構造上の同一領域を共有する分子ループかあることを示唆している。
LDGFは共に活性化されたマクロファージと好中球によって産生される。さら
に、ひとの治癒過程にある外科的創傷部位から集めた液を分析したとき、LDG
Fか創傷液中の主要なPDGF様因子であること、およびオーセンティックPD
GFは存在しないことか発見された(例2)。LDCFは、皮膚創傷および整形
外科的創傷(骨融合[bone fusion])などの通常の創傷が治癒過程
にあるときどんな型のものでも存在する。
重要なことは、糖尿病患者、ステロイド処!されたリューマチ患者、および末梢
循環系疾患の患者に生ずる非治癒皮膚潰瘍から集めた創傷液が分析されたか、今
日まで検査されたすへての場合に、通常の治癒過程にある患者につきテストした
ものと同し量を使ったサンプル中にはPDGF様生物学的活性もLDGF免疫反
応性も検出されなかったことである。こうした結果は、治癒阻害の患者の損傷部
位にLDGFが欠乏していることを暗示している。この物質は、慢性アルコール
性肝硬変の患者の肝臓組織に存在するものであるか、正常な肝臓組織または肝細
胞層のようなフィブロティック複合物を生成しない病変肝臓組織には存在しない
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ク質p28sisに構造的に関係している。Nature、 304.35−3
9゜表1 組換えPDGF BBホモダイマーによる創傷液の走化性活性阻止
因子 細胞移動の刺激
下室 上室 倍
PDGF BB (10口g/II+1) なし 3.7アフイニテイ精製され
た
18目の創傷液 なし 3,8
PDGF BB (10ng/lll1) PDGF BB (25ng/ml
) 0.9アフイニテイ精製された
18目の創傷d PDGFBB O,9PDGF BB (10ng/ml)
EGF (25ng/ml) 3.5PDGF BB (10ng/ml) F
GF (25ng/ml) 3.3PDGF BB (10ng/ml) TG
F−β(25ng/++1) 3.9なし なし 1.0
走化性は上記の通りに分析された。正PDGFの中和、すなわちPDGFを上室
へ加えることによる創傷液因子濃度の下室への傾斜は、王室への細胞移動を阻止
した。濃度25ng/mlまでの上皮成長因子(EGF)、酸性繊維芽細胞成長
因子(FGF)、TGF−βなどの他の成長因子は細胞のPDGFへの移動を阻
止しながった。
表2 成長遺伝子産生物のLDGFとの相同性LNSDLiN 10フ
列119、マツチ48、ミスマツチ71、相同性40%表3: PDGF B鎖
成熟タンパク質のLDGFとの相同性列78、マツチ12、ミスマツチ66、相
同性15%G AGG (、u CTCλCCCTC入CTCλGλ(:G T
CT TCT (:G’T :14τCCCλGCλA GCG TAG AA
T T!’T Cλ入λCCτTGλT]TrCτ入GλGTτCT 529C
入r!T入TτCλGG 入τλ CCT λ!τ C:τλCで GT入τフ
λ入λ入ff1GGλτ入τ 5フ4CテGTTフC入! TCで GTCTC
入 入入^入τCλC入τTτ τ入ττCで GλGGλλ GGで 619
τGGττλ入入五〇λl’ GGC入G入λ入G AAG ATG λ入入入
τλλ入でAAG CCT GGで 664ττCAACCCCTC6フ5
図面の簡単な説明
およびβ−TGは、LDGFに対して異なるN末端と一つの共通したC末端とを
持つ。これら関連するタンパク質のN末端がマークされている。
図2はLDCFの親水性および疎水性領域のマツプであり、(a)Kyle a
nd Doolittle、窓7、および(b)Hoop and Woods
、窓6の方式で親水性領域は表面に張られる傾向があるから、それにより抗原的
である。
図3は(a)αヘリックス、(b)βシート、および(c)逆回転が、Chou
and Fasmanのアルゴリズムを使ってLDGF配列を横切るポテンシ
ャAtを調査したものである。
図4は10の残基の各窓につきLDGFのネットチャージを示すものである。
図5はTリンパ球抗原決定基である両親媒性αヘリックス(窓11、関数100
)を示す。
図6は培地におけるPDGF様走化快走化性活性び不活性化、LPS活性化ヒト
末端血液単球の細胞抽出物を示す。
図1
水治療法(XyteとDoolittle)DGF
窓7
図2A
免疫原性(FIopph Woods)DGF
窓6
図2B
α−ヘリックスポテンシャル(ChouとFas嘗an)DGF
窓6
図3A
βシートポテンシャル(ChouとFas■a口)MDGF
窓6
βターンポテンシャル(ChouとFasUn)MDGF
窓6
図3C
ネットチャージ
MDGF
図4
両親媒性
MDGF
窓11、度数100
図5
図6
=]
国際調査報告
US 9100710
SA 44643
フロントページの続き
(51) Int、 C1,” 識別記号 庁内整理番号C12N 5/10
C12P 21102 K 8214−4B(C12P 21102
C12R1:91)
I
Claims (15)
- 1.走化性活性および/またはマイトジエン活性を持ち、かつ、PDGF、PB P、CTAP…IIIまたはβ−TGよりLDGFによりょく相同であるLDG Fの非自然発生ポリペプチド類似体。
- 2.繊維芽細胞に対する走化性活性および/またはマイトジェン活性を持ち、か つ、次の配列と実質的に相同なアミノ酸配列を持つポリペプチドをコードするc DNA。 【配列があります】
- 3.繊維芽細胞に対する走化性活性および/またはマイトジェン活性を持ち、か つ、次の配列と実質的に相同なアミノ酸配列を持つ、ポリペプチドをコードする 構造遺伝子を有する組換えDNA分子、及びその構造遺伝子に操作可能に結合し たプロモーター。 【配列があります】
- 4.プロモーターが構造遺伝子と自然関連したものでない請求項3の分子。
- 5.請求項3の組換えDNA分子で形質転換された細胞培養組織。
- 6.走化性活性および/またはマイトジェン活性を持つポリペプチドの産生方法 であって、該ポリペプチドの発現をもたらす条件下に請求項5の形質転換細胞培 養組織を培養することを特徴とするもの。
- 7.1mg/ml以下の濃度で走化性活性および/またはマイトジェン活性を持 つことを特徴とする請求項1のポリペプチド。
- 8.ブロモシアンに感受性を持ちギ酸に影響されないことを特徴とするポリペプ チド。
- 9.請求項1のポリペプチドと、薬学許容的キャリヤとを有する創傷治癒組成物 。
- 10.生LDGFよりタンパク質分解に感受性の少ないポリペプチドを与えるよ うにプロテアーゼ切断部位を変更した点で少なくとも生LDGFから区別される 請求項1のポリペプチド。
- 11.生LDGFの位置35および36のセリンが突然変異されている請求項1 0のポリペプチド。
- 12.生LDGFの位置44のアスパラギンが突然変異されている請求項10の ポリペプチド。
- 13.請求項1のポリペプチド類似体をコードする可発現遺伝子を有する組換え DNA分子。
- 14.走化性活性および/またはマイトジェン活性を持つポリペプチドの産生方 法であって、該ポリペプチドの発現をもたらす条件下に請求項13の組換えDN A分子で形質転換された細胞培養組織を培養することを特徴とするもの。
- 15.ポリペプチドか、図1に挙げたLDGF配列に実質的に相同なアミノ酸配 列を有する請求項6の方法。
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