JPH07303493A - 組換え及び合成ペプチドの製造法並びにそれらの用途 - Google Patents

組換え及び合成ペプチドの製造法並びにそれらの用途

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JPH07303493A JP5348094A JP34809493A JPH07303493A JP H07303493 A JPH07303493 A JP H07303493A JP 5348094 A JP5348094 A JP 5348094A JP 34809493 A JP34809493 A JP 34809493A JP H07303493 A JPH07303493 A JP H07303493A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 既定の特異的結合パートナーと結合するペプ
チドの製造法およびそのペプチドの用途を提供する。 【構成】 種々のペプチドを適切な微生物の表面上に、
そのペプチドがレセプターに直接到達可能でかつ適切な
スクリーニング法を用いて同定および単離されるように
直接発現させる方法であり、その方法はヌクレオチドバ
ンクの作製、微生物の形質転換、形質転換された微生物
の培養及び必要とされているペプチドを発現する微生物
の選択を含む。得られたペプチドは、レセプターまたは
リガンド部位の同定および特徴付け、さらには天然のリ
ガンドに代えて用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】本発明はヌクレオチドバンクの作製、微
生物の形質転換、形質転換された微生物の培養および所
望とされるペプチドを発現する微生物の選択を含む、既
定の特異的結合パートナーと結合するペプチドの製造
法、並びに、このペプチドの用途に関する。
【0002】特に治療および診断上重要であるレセプタ
ー‐リガンド相互作用において、非常に多数の重要な物
質が結合パートナーとして反応する。例えば、タンパク
質分解酵素カスケードにおける阻害剤、免疫系の調節
剤、ホルモンレセプターのリガンド、核酸と結合するタ
ンパク質、および、抗体‐抗原反応における結合パート
ナーが挙げられる。
【0003】レセプターおよびリガンドの結合部位を同
定して特徴付けること、および/または、ある結合パー
トナーを、その結合パートナーと同様に反応する別の化
合物、好ましくは低分子量化合物、で代用することはし
ばしば興味あることである。
【0004】多くの場合において、簡単に低コストでか
つ大量に高純度で合成できる合成ペプチドを、そのよう
な低分子量結合パートナーとして用いることが望まれ
る。
【0005】現在、タンパク質またはペプチドにより構
成される構造は、いくつかの場合には合成ペプチドで代
用できる。しかしながら、生物活性に寄与するかまたは
それに関与する構造またはアミノ酸配列を同定すること
は、不可能でないにしても、非常に困難であることが多
い。レセプターに対するタンパク質の結合部位のアミノ
酸配列が、例えば一部の抗原‐抗体結合について可能で
あったように一部の場合においてたとえうまく解明でき
るとしても(Immunology Today,10,266-272)、結合部位
領域中の抗原のアミノ酸配列を含む合成ペプチドが抗体
と同様に反応するかどうかについては予測できない。そ
の理由は、それが有する構造が、しばしば液中または固
相上において、抗原における構造と完全に異なりそのた
め対応抗体と反応しないものとなってしまうことがある
からである。
【0006】結合上活性であって、対応天然リガンドの
場合と同じように選択結合パートナーと反応する構造を
同定し、特徴付けることを可能にする実験方法が知られ
ている。よって、これらの構造は組換えまたは合成ペプ
チドとして製造でき、用いることができる。
【0007】ペプチドバンクは特許出願WO第91/1
7271号、WO第91/19818号明細書ならびに
Scott et al., Science,249,386-390(1990), Devlin e
t al., Science,249,404-406(1990), Cwirla et al., P
roc.Natl.Acad.Sci.USA,87,6378-6382(1990)およびFeli
ci et al., J.Mol.Biol.(1991)222,301-310 の論文に記
載されているように分子生物学的方法を用いて、もしく
は、特許出願WO第92/00091号明細書および v
on Lam et al., Nature,354,82-84(1991) に記載されて
いるように化学的方法を用いて製造されている。それら
は結合パートナーとしてかなり多様なペプチドオリゴマ
ーを利用可能なものとしており、その多様性はペプチド
において5〜15位で20アミノ酸の置換えにより得ら
れる。5〜15アミノ酸の置換えで理論上可能な組換え
の数は3.2×10〜3.3×1019である。これら
文献に記載されたペプチドバンクは約2.5×10
3×10の異なるペプチドを含んでなる。
【0008】ペプチドバンクを作製するための分子生物
学的プロセス(即ち、Scott et al.、前記参照)は、確
率論的に分布するまたはランダムに変化したヌクレオチ
ド配列を15〜60位に含むオリゴヌクレオチドによる
ファージDNAの組換えを基礎とする。次いで宿主細菌
が組換えファージDNAで形質転換される。記載のケー
スでは、繊維状ファージ(例えば、M13、fd、f
1)が用いられる。この目的のために、オリゴヌクレオ
チドはファージの表面上におけるpVIII(即ち、Felici
et al. 、前記参照)およびpIII(即ち、Scott et a
l.、前記参照)のようなコートタンパク質およびレセプ
タータンパク質をコードするファージ遺伝子中に挿入さ
れる。こうして確率論的に分布するヌクレオチド配列は
確率論的に分布するアミノ酸配列に翻訳され、ファージ
の表面上に存在させられる。
【0009】ペプチドバンクを作製する上でファ−ジを
用いることは、例えばファージが宿主として細菌を必要
とし、ファージの表面上における組換えタンパク質のコ
ピー数が比較的少ないという点で不利である。
【0010】所望とされているペプチドを同定する上で
適当とされるスクリーニング方法は、用いられるレセプ
ターと特異的に反応するペプチドを約3×10〜4×
1019の化合物(前記参照)の中から同定できねばなら
ない。
【0011】その結果、スクリーニング方法における要
求はかなり高く、特別なアプローチを要する。
【0012】従来技術として記載されたファージ‐ペプ
チドバンクのスクリーニングとその後の結合タンパク質
の同定は、下記のような Parmelyら(Gene,73,305-318(1
988)) により記載された方法で行われる。
【0013】組換えファージは、ペトリ皿に固定された
レセプターと共にインキュベートされる。結合しないフ
ァージは洗浄により除去される。結合ファージは、第二
工程において酸性緩衝液またはSH試薬での処理により
放出され、その後栄養培地で増幅される。精製工程は、
特異的結合ファージの十分な高純度化が達成されるまで
(3〜4回)繰返されなければならない。次いで、ファ
ージのヌクレオチド配列が、挿入されたオリゴヌクレオ
チドの領域で決定され、そしてレセプター結合ペプチド
のアミノ酸配列が導き出される。こうしてそのペプチド
は化学合成されることとなる。
【0014】しかしながら、このプロセスの欠点は、大
腸菌で感染により増幅させるために、結合ファージがキ
ャリアからまず放出されなければならないことである。
放出条件の選択によっては、放出されたファージはかな
り損傷されそれらがもはや増幅されないか、または、高
親和性(ひいては特に質的に重要な)ファージが放出さ
れず、したがって失われるという危険が伴う。
【0015】
【発明の具体的説明】したがって、本発明の目的は、高
い量的および質的収率で所望のペプチドを得ることがで
きる方法を提供することある。
【0016】この目的は、様々なペプチドが適切な微生
物の表面上に直接発現され、そのペプチドがレセプター
に直接到達できて、かつ、適切なスクリーニング方法を
用いて同定および単離されるような方法により達成され
る。ここで、ペプチドバンクの多様度は10以上であ
るべきである。
【0017】したがって、本発明は既定の特異的結合パ
ートナーと結合するペプチドの製造法に関し、その方法
は: a)ヌクレオチド配列が確率論的に変化した領域を含
む、オリゴヌクレオチドの単離または合成、 b)微生物の外被タンパク質を発現するベクターコード
遺伝子中に前記オリゴヌクレオチドが挿入されるよう行
われる、ベクター分子による前記オリゴヌクレオチドの
組換えであって、オリゴヌクレオチドは各ベクター分子
中に挿入され、それによってそれらヌクレオチド配列の
領域において互いに異なる様々なベクター分子(オリゴ
ヌクレオチドバンク)を生じるようにする組換え、 c)前記組換えベクター分子による微生物の形質転換、 d)組換えDNA配列を発現させ、対応する組換えタン
パク質を微生物の表面上に存在させることができる条件
下における前記形質転換微生物の培養、 e)前記微生物と、固相に結合された既定の特異的結合
パートナーとのインキュベーションであって、所望のペ
プチドを発現した微生物が結合するインキュベーショ
ン、 f)未結合微生物の除去、 g)前記結合微生物の複製、 h)前記結合微生物のクローニングおよび単離、 i)対応DNA配列の配列決定またはペプチド配列決定
によって行われる、確率論的に変化したアミノ酸配列の
決定、 j)前記微生物から組換えタンパク質を単離するか、ま
たは、対応ペプチドの化学合成により、所望ペプチドを
得る 工程を含んでなり、微生物が細菌および哺乳動物細胞か
らなる群より選択される(大腸菌が微生物として有利に
用いられる)、方法である。
【0018】前記工程b)の組換えにおいて空のベクタ
ーまたは多数のオリゴヌクレオチドを含むベクターが得
られ、多数のオリゴヌクレオチドを含むベクターを意図
的に製造することがしばしば有利であることは当業者に
知られている。
【0019】工程e〜g)で単離された生物が再度結合
パートナーと接触させられて、選択および増幅工程が繰
返される方法であることが好ましい。
【0020】加えて、生物の表面上における組換えタン
パク質および選択されたレセプターが、一価結合反応
(monovalent binding reaction )のみ可能であるよう
な濃度で存在する方法であることが好ましい。
【0021】工程e)における固相が粒状である方法が
特に有利であり、また磁気誘引性である固相がまた特に
有利である。
【0022】ベクターがプラスミドである方法であるこ
とが好ましい。
【0023】ヌクレオチドが(NNK)または(NN
S)で表されるコドンを含む方法も好ましく、ここで
NはヌクレオチドA、C、GおよびTを表し、Kはヌク
レオチドGおよびTを表し、SはヌクレオチドGおよび
Cを表し、Xは4〜25の数、好ましくは6である。
【0024】これに加えて、X=8でかつヌクレオチド
が可能なオクタペプチドのフラクションのみをコードも
のである方法が好ましい。
【0025】本発明は、合成オリゴヌクレオチドが、ア
ミノ酸のランダムな組合せをコードする一連のコドンを
含み、そのコドンの5´および3´領域において同様に
コートタンパク質配列と同一でなく、好ましくは抗体領
域をコードする配列を含んでなるものである方法にも関
する。
【0026】更に本発明は、合成オリゴヌクレオチド
が、アミノ酸のランダムな組合せをコードする一連のコ
ドンを含み、そのコドンの5´および3´領域において
有利にはプロリン残基から構成されるスペーサーをコー
ドする配列を含んでなるものである方法に関する。
【0027】本発明は、微生物が電気穿孔により形質転
換される方法にも関する。
【0028】加えて、本発明は、ヌクレオチドバンクが
少くとも10、有利には10、の成分単位からなる
方法に関する。
【0029】本発明は前記した方法のうち少くとも1つ
により製造されたペプチドにも関する。
【0030】本発明は更に、適当な場合はキャリアタン
パク質にカップリングされてなる上記ペプチドを用いて
産生された抗体に関する。
【0031】本発明は更に、選択されたレセプターと結
合しうる非常に多数の微生物の能力を同時に調べること
ができる方法(スクリーニング)に関する。
【0032】本発明によるスクリーニング方法は、特に
既知の方法よりも簡単、迅速でかつ効率的である。その
方法のかなりな簡素化および促進は、微生物がもはや固
相から放出される必要がないという事実により達成され
ものである。同時に、これは高親和性を有するペプチド
を同定および単離することも可能にしている。磁気誘引
性微粒状固相を用いることにより、操作の一層の促進お
よび簡素化を実現することが可能となった。
【0033】驚くべきことに、十分な複雑度のペプチド
バンクが大腸菌で直接作製できることが明らかとするこ
とができ、その結果ファージの使用と宿主の併用を不要
とすることができた。
【0034】例えば、確率論的に分布されたヌクレオチ
ドの領域を有するオリゴヌクレオチドが製造された。こ
の領域は12、18、24、30またはそれ以上のヌク
レオチドからなるが、18〜45ヌクレオチドの領域が
好ましい。本発明においては、18ヌクレオチドの領域
が選択され、その領域はそれに対応してランダムな組合
せで6アミノ酸をコードする。
【0035】こうして製造されたDNAは、外膜タンパ
ク質A(OmpA)をコードするプラスミドベクターp
HS164‐L(EP 0 335 737 A2)に
より組換えられた。可変DNAがOmpA遺伝子に挿入
された。大腸菌に組み込んで形質転換した後、確率論的
に置換えられたアミノ酸を有するOmpAは大腸菌コー
ト上に存在させられ、その結果レセプターに到達可能と
なる。
【0036】確率論的に変化したアミノ酸をOmpAタ
ンパク質の特定領域に存在させることができ、それによ
り本明細書において紹介した新規なスクリーニング方法
と組合せて、有用なペプチド配列を同定することができ
た。
【0037】OmpAは325アミノ酸から構成され
た、大腸菌の外膜で非常に多く存在するタンパク質であ
る。これは感染および中毒の各々に際していくつかのフ
ァージおよびコリシンに関する外部レセプター構造とし
て働く。OmpAは10〜13の主に親水性のアミノ酸
を有する4つの領域を含んでなる。これらの領域は2×
15〜17の主に疎水性のアミノ酸から構成される領域
により分けられる。OmpAの三次元構造は未だ決定さ
れていないが、分光測定によれば、OmpAをN末端の
半分がβ構造を有する8つの経膜領域から構成されるタ
ンパク質とするモデルが支持された。このモデルによれ
ば、アミノ酸25、70、110および154周辺にお
ける4つの親水性領域が細菌表面上で露出されている。
【0038】PistorおよびHobom(Klin.Wochenschr,198
8,66,110-116)はアミノ酸110周辺の領域でOmpA
中に外来タンパク質配列を挿入することができ、その配
列自体も同様に大腸菌表面上で発現され、OmpA配列
の構造をはっきりと変えたりしないことを示した。
【0039】OmpAの外膜タンパク質の成分としてヘ
キサペプチドを存在させることは、例えばこれまでの慣
用的なファージと比較して細菌の培養が簡便であるこ
と、細胞当たりかなり多い外膜タンパク質コピー数など
のような一連の利点を有する。
【0040】ここで用いられるスクリーニング方法は、
細菌の表面で確率論的に置換えられたアミノ酸を含むペ
プチドであって、このペプチドがレセプターと結合でき
るように発現されることに基づいている。レセプターは
粒子、好ましくは磁気誘引性の固相に結合される。多数
の細菌が固相と接触させられる。レセプター‐リガンド
反応が進行した後、特異的に結合した細菌は、結合しな
かった細菌から分離される。意外にも、特異的に結合し
た細菌を固相から放出させずに複製することができた。
もう一つの利点は、微粒状固相を用いた場合に反応時間
が短縮されることである。
【0041】下記適用例は、ペプチドバンクを製造、ス
クリーニングするための好ましい方法について説明する
ものである。
【0042】本発明に関する方法の利点および可能な応
用例は、抗体‐抗原結合の例を用いた以下の記載によっ
て明らかにされる。これらの例は限定的に理解されるべ
きでなく、抗体‐抗原結合という用語が本発明の意味内
でレセプター‐リガンド相互作用という用語と同義で用
いることができるからである。
【0043】本方法によれば、天然リガンドの存在また
は性質に関する情報を何も有することなく、任意のレセ
プターに関するリガンドを単離しうる程度の複雑さの多
数の化合物を産生することができる。
【0044】加えて、各固定レセプターに対して異なる
親和性を有するリガンドが単離でき、そのリガンドから
最良の性質を有するものが選択できる。
【0045】エピトープ地図化も化学方法を用いた場合
よりかなり効率的に実施できる。このため、モノクロー
ナル抗体に加えて、ポリクローナル抗体のような抗体の
混合物も分析できる。例えば、抗原の一次構造が知られ
ているならば、ポリクローナル抗体が向けられた多数の
エピトープを1回の操作で同定できる。
【0046】
【実施例】
1)大腸菌におけるヘキサペプチドエピトープバンクの
作製 グラム陰性菌の外膜タンパク質A(OmpA)をコード
しかつポリクローニング部位を有するプラスミドベクタ
ーpHS164‐L(EP 0 355 737 A
2)を、大腸菌の表面上にヘキサペプチド分子を配置す
るために選択した。すべてのヘキサペプチドの組合せを
コードすると思われるオリゴヌクレオチドを、ClaI
およびXmaI制限部位中に挿入した。それらは、プロ
リンおよびグリシンのような更に5つの親水性アミノ酸
がその側に置かれ、ステム領域に似て細菌表面上にヘキ
サペプチド領域がより効率的に存在するよう意図されて
いる。こうして下記合成核酸配列を得た: 配列番号1:5' CG CCA GGA CCC CCG CCT NNK NNK NNK
NNK NNK NNK CCT CCT CCG CCA CC 3' ここで、“N”は4種すべての可能性(A、C、G、
T)を表し、“K”はGおよびTのみを表す。このコー
ドは20種すべての天然アミノ酸をランダムに示す。C
laI/XmaIで開かれたベクター中にDNA二本鎖
を結合できるようにするため、上記一本鎖を、更に2つ
の逆相補性オリゴヌクレオチドにより、プロリンおよび
/またはグリシンおよびアルギニンのみをコードするそ
の末端領域で部分的に二本鎖に変換した。この目的のた
め、下記オリゴヌクレオチド: 配列番号2: 3' GGT CCT GGG GGC GGA 5' 配列番号3: 3' GGA GGC GGT GGG GCC 5' を合成して、DNA一本鎖の保存領域とハイブリッド形
成させた。その結果、その末端領域で二本鎖化されたオ
リゴヌクレオチドを、800位で開環ベクターのCla
IおよびXmaI制限部位中に結合させることができ、
さらに宿主細胞に組み込んで形質転換することができ
る。
【0047】実行:DNA組立のために、ベクターpH
S164‐LのDNAはDNA配列5' AT'CGAT 3' を認
識する制限酵素ClaI、およびDNA配列5' C'CCGGG
3' を認識するXmaIによりマルチポリクローニング
部位で開き、その後ゲル電気泳動により精製した。可能
性として64×10ヘキサペプチドをコードするオリ
ゴヌクレオチドと、ステム領域に寄与する隣接アミノ酸
プロリンおよび/またはグリシンとを、これらの開裂部
位中に結合させた。リガーゼ反応は、室温で24時間に
わたり、10μlの全リガーゼ混合液中に開環ベクター
10μgおよび二本鎖ハイブリッド形成オリゴヌクレオ
チド0.154μgを用いて行った。電気穿孔による形
質転換前に、DNAはセントリコン(Centrikon、商品
名) 30微量濃縮器(Amicon, Beverly,MA,US
A)を用いて脱塩した。標準的な方法で既にコンピテン
ト化された大腸菌株490Aの細胞中に、このDNAを
組み込む形質転換は、0.2cm径のキュベット中2.4
kV、400オーム、25μFDにおいてジーン・パルサー
(Gene Pulser、商品名)(BioRad,Richmond,CA,U
SA)による電気穿孔により、コンピテント細胞100
μl中リガーゼ混合物からのDNA1μgを用いて行っ
た。上記の10の形質転換混合物を集めて合わせ、最終
的に3×10形質転換細胞を得た。形質転換細胞の4
2%がヘキサペプチドをコードするDNAを取り込んで
いることが、異なる細胞クローンの制限切断により示さ
れた。その結果、ヘキサペプチドをもっぱらコードする
組換えプラスミドの平均形質転換効率は約1.26×1
/μgであった。こうしてすべての理論的に可能な
ヘキサペプチド組合せが2回発現された。エピトープバ
ンクを1ml培養液に分け、10%グリセロールと一緒に
−80℃で凍結させた。
【0048】2)抗体へのM450磁気粒子のカップリ
ング 異なるウイルスペプチドに対する3種のモノクローナル
抗体の例を用いて、1.2×10以上のヘキサペプチ
ドが得られる細菌エピトープバンクから、標的化方式に
よって、関連抗体により特定のエピトープが選択される
ことは以下によって証明できる。 aに関して:B型肝炎ウイルスのHBeAgに対する
MAb‐144/158(Molecular Immunology,28,199
1,719-726) bに関して:ヒト成人T細胞白血病ウイルスのgag
タンパク質のアミノ酸120〜130を含む合成ペプチ
ドに対するMAb‐91‐195/039(Proc.Natl.A
cad.Sci.USA,80,1983,3618-3622) cに関して:サイトメガロウイルスのpp150タン
パク質のエピトープに対するMAb‐87‐55/02
/2(EPA 0 534 102 A1)
【0049】実行: aに関して:エピトープバンクをモノクローナル抗体
MAb‐144/158でスクリーニングするため、後
者をM450磁気粒子(マグネトビーズ(Magnetobeads)
M450,ダイナビーズ(Dynabeads、商品名),ダイナル
A.S.(Dynal A.S.),ノルウェー)にカップリングさ
せた。このため、磁気粒子250μlおよび抗体75μ
gをpH=9.5の40mMホウ酸緩衝液1mlにいれた。
この混合液を室温で一夜振盪し、その後磁気分離ユニッ
トにおいて貯蔵緩衝液(50mM 2‐〔N‐シクロヘキ
シルアミノ〕エタンスルホン酸‐略記CHES、0.0
1%アジ化ナトリウム)で3回洗浄した。最後に、磁気
粒子にカップリングされた抗体を貯蔵緩衝液1ml中4℃
で貯蔵した。使用(スクリーニング)直前に、それらを
LB培地で3回洗浄した。 bおよびcに関して:エピトープバンクをモノクロー
ナル抗体MAb‐91‐195/039およびMAb‐
87‐55/02/2でスクリーニングするため、これ
らの後者をM1‐070/40磁気粒子(ロット38
3)(エスタポー(Estapor、商品名) 微小球,ローヌ‐
プーランク(Rhone-Poulenc),フランス)にカップリング
させた。磁気粒子500μlを磁気分離ユニットにおい
てカップリング緩衝液(100mM N‐2‐ヒドロキシ
エチルピペラジン‐N´‐2‐エタンスルホン酸‐略記
HEPES、pH4.7)5mlで3回洗浄し、その後カ
ップリング緩衝液8mlにいれた。振盪しながら、抗体
1.5mgおよび1‐エチル‐3‐(3‐ジメチルアミノ
プロピル)カルボジイミドHClの溶液2ml(2mg/ml)
を加え、混合液の容量をカップリング緩衝液で20mlに
した。懸濁液を振盪しながら4℃で16時間インキュベ
ートした。次いで磁気粒子を磁気分離ユニットにおいて
貯蔵緩衝液(50mM 2‐〔N‐シクロヘキシルアミ
ノ〕エタンスルホン酸‐略記CHES、0.01%アジ
化ナトリウム)で3回洗浄した。最後に、磁気粒子にカ
ップリングされた抗体を貯蔵緩衝液1ml中4℃で貯蔵し
た。使用(スクリーニング)直前に、それらをLB培地
で3回洗浄した。
【0050】3)エピトープバンクのスクリーニング 実行:−80℃で貯蔵されたエピトープバンクの培養液
1mlを解凍し、Lブロス培地/50μg/mlアンピシリン
200ml中において37℃で一夜インキュベートした。
朝にこの培養液1mlをLブロス/アンピシリン200ml
に再度加え、OD600nm =0.5まで37℃でインキュ
ベートした。細胞を1mMIPTG(イソプロピルβ‐チ
オガラクトシド)の存在下で誘導し、その後同様の条件
下で更に2時間インキュベートした。エピトープバンク
をモノクローナル抗体でスクリーニングするため、更に
900μlのLブロス/アンピシリンを細胞培養液10
0μlに加え、その後この混合液を磁気粒子にカップリ
ングされた抗体(75μg/ml)10μlと一緒に穏やか
に攪拌しながら、1%Tween 20の存在下4℃で1時間
インキュベートした。磁気分離装置を用いて磁気粒子を
MAbとそれらに結合されたすべての細胞とともに分離
し、洗浄緩衝液(10mMトリス/pH=7.4、0.9
%NaCl、1% Tween20)で更に4回洗浄し、その
後Lブロス/アンピシリン200μlにいれた。この混
合液10μlをアンピシリン含有Lブロス寒天上に塗布
し、37℃で一夜インキュベートした。平均で500〜
1000のコロニーがこのプレート上で成長した。磁気
粒子に結合された同様のMAbによるこれら細胞の追加
スクリーニングのために、細胞をLブロス1mlで洗浄
し、OD600nm =0.5まで、37℃においてLブロス
/アンピシリン300ml中で再度インキュベートした。
次いで細胞を1mMIPTGで再度誘導した;次いで2回
目のスクリーニングを前記と同様の条件下で行った。M
Abによるスクリーニングを全部で4回繰返した。
【0051】4)陽性クローンの分析 4a)MAb144/158(HBeAG)によるスク
リーニング 次いで、モノクローナル抗体MAb144/158でス
クリーニングすることにより単離することができた陽性
クローンを分析するために、3つの異なる方法を用い
た。阻害実験を、遊離MAb144/158を加えるこ
とによりMAb144/158にカップリングされた磁
気粒子への陽性クローンの結合を妨げることができるか
どうかについて試験するために実施した。OmpAタン
パク質に組み込まれたエピトープ領域へのモノクローナ
ル抗体144/158の結合を、ウエスタンブロット分
析を利用して調べ、対応エピトープ領域の核酸配列を配
列分析により最後に決定した。これらの実験では、詳細
な地図化により常法でSallbergら,1991,Molecular Immu
nology,28,719-726 で既に決定されていたアミノ酸配列
T‐P‐P‐A‐Y‐Rを有する1つのペプチドを同定
した。
【0052】実行:阻害実験 スクリーニングからの個別的クローンを一夜インキュベ
ートし、培養液を翌朝希釈し、最後にIPTGで誘導し
た。次いで細胞培養液をLブロス/アンピシリンで1:
100希釈し(全サンプル容量250μl)、その後1
% Tween20および異なる濃度の遊離MAb144/1
58(10〜100μg/mlサンプル)の存在下、4℃で
1時間インキュベートした。次いで磁気粒子を結合MA
b144/158と共に加え、混合液を再度4℃で1時
間インキュベートした。次いで磁気分離装置を用いて細
胞を再度単離した後、洗浄緩衝液で3回洗浄した。次い
で細胞をLブロス/アンピシリン500μlにいれ、各
場合においてこの懸濁液20μlをLブロス寒天/アン
ピシリン上に塗布した。それと平行して、一連の実験を
遊離MAb144/158の添加なしに行った(陽性コ
ントロール)。加えて、いかなるインサートも含まない
ベクターpHS164‐Lで形質転換された細胞を用い
た実験も行った(陰性コントロール)。その実験では、
磁気粒子に結合されたMAb144/158への細胞の
結合が反応サンプルへの遊離MAb144/158の添
加により50〜100倍減少することが証明された。逆
に、磁気粒子への細胞の結合は陽性コントロールで損な
われず、予想通りに細胞結合は陰性コントロールで生じ
なかった。
【0053】ウエスタンブロット分析 MAb144/158によるスクリーニングにより見出
され、それらの結合が阻害実験において遊離MAb14
4/158により阻害された細胞クローンを、次にウエ
スタンブロット分析に付した。この分析において、すべ
てのクローンは膜タンパク質OmpAのサイズに相当す
る陽性反応タンパク質バンドを示した。
【0054】DNA配列分析 次いで、前記分析で陽性に反応したすべての細胞クロー
ンをDNA配列分析に付した。そのため、ベクターDN
Aを慣用的方法により二本鎖DNAとして単離し、サン
ガーの方法(Sanger et al.,1977,Proc.Natl.Acad.Sci.
USA,74,5463-5467) によりベクター特異性オリゴヌクレ
オチドプライマーを用いて配列決定した。その分析によ
れば、1つの例外を除き、MAb144/158が認識
する原ペプチド配列、即ちT‐P‐P‐A‐Y‐R、を
コードするDNA配列をすべての陽性クローンが含でい
ることが証明された。1つの細胞クローンの対応DNA
配列はこの原配列とは異なり、代わりに下記アミノ酸配
列配列番号4をコードするヌクレオチド配列を有してい
た。 配列番号4 Leu Pro Pro Ala Phe Arg
【0055】4b)陽性クローンの分析:MAb91‐
195/039(HTLV)によるスクリーニング 次に、モノクローナル抗体MAb91‐195/039
によるスクリーニングで単離することができた陽性クロ
ーンを分析するために、3つの異なる方法を用いた。阻
害実験を、遊離MAb91‐195/039を加えるこ
とでMAb91‐195/039にカップリングされた
磁気粒子への陽性クローンの結合を妨げることができる
かどうかについて試験するために実施した。OmpAタ
ンパク質中に組み込まれたエピトープ領域へのモノクロ
ーナル抗体91‐195/039の結合をウエスタンブ
ロット分析によって調べ、対応エピトープ領域の核酸配
列を配列分析により最後に決定した。その配列が、免疫
抗原のPYVEPYAPQVL領域とは異なるペプチド
が、もっぱら見出だされた(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,19
83,80,3618-3622)。
【0056】実行:阻害実験 スクリーニングからの個々のクローンを一夜インキュベ
ートし、培養液を翌朝希釈し、最後にIPTGで誘導し
た。次いで細胞培養液をLブロス/アンピシリンで1:
100希釈し(全サンプル容量250μl)、その後1
% Tween20および異なる濃度の遊離MAb91‐19
5/039(10〜100μg/mlサンプル)の存在下、
4℃で1時間インキュベートした。次いで、磁気粒子を
結合MAb91‐195/039と共に加え、混合液を
再度4℃で1時間インキュベートした。その後、磁気分
離装置を用いて細胞を再度単離し、洗浄緩衝液で3回洗
浄した。次いで細胞をLブロス/アンピシリン500μ
lにいれ、各場合においてこの懸濁液20μlをLブロ
ス寒天/アンピシリン上に塗布した。それと平行して、
一連の実験を遊離MAb91‐195/039の添加な
しに行った(陽性コントロール)。加えて、いかなるイ
ンサートも含まないベクターpHS164‐Lで形質転
換された細胞を用いた実験も行った(陰性コントロー
ル)。この実験では、磁気粒子に結合されたMAb91
‐195/039への細胞の結合が反応サンプルへの遊
離MAb91‐195/039の添加により20〜30
倍減少することが証明された。逆に、磁気粒子への細胞
の結合は陽性コントロールで損なわれず、予想通りに細
胞結合は陰性コントロールで生じなかった。
【0057】ウエスタンブロット分析 MAb91‐195/039によるスクリーニングで見
出され、それらの結合が阻害実験において遊離MAb9
1‐195/039により明らかに阻害された細胞クロ
ーンを、次にウエスタンブロット分析に付した。1つの
例外を除き、すべてのクローンはこの分析において膜タ
ンパク質OmpAのサイズに相当する陽性反応タンパク
質バンドを示した。
【0058】DNA配列分析 次いで、抗体スクリーニングにより見出された細胞クロ
ーンをDNA配列分析に付した。そのため、ベクターD
NAを慣用的方法により二本鎖DNAとして単離し、サ
ンガーの方法(Sanger et al.,1977,Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA,74,5463-5467) により、ベクター特異性オリゴヌ
クレオチドプライマーを用いて配列決定した。その分析
では例外なしにすべてのクローンがMAb91‐195
/039が認識する野生型配列Pro-Tyr-Val-Glu-Pro-Th
r-Ala-Pro-Gln-Val-Leu に対応しないDNA配列を含む
ことが証明された。確かに全部で8種の異なるペプチド
配列が陽性クローンでみられ、その配列はウエスタンブ
ロット分析、阻害実験または双方の操作で陽性に反応し
た。下記ペプチド配列が見出だされた: 配列番号5 Phe Leu Phe Pro Thr Ser クローン5 配列番号6 Met Asn Phe Asn Ser Ser クローン8 配列番号7 Ser Leu Ala Ala Thr Trp クローン9 配列番号8 Val Asn Ile Asn Ser Gln クローン12 配列番号9 Val Asn Tyr Asn Ser Ser クローン13 配列番号10 Phe Ile Ala Pro Met Gly クローン30 配列番号11 Tyr Ile Leu Ala Thr Leu クローン31 配列番号12 Tyr Leu Ser Pro Phe Gly クローン33
【0059】4c)陽性クローンの分析:MAb87‐
55/02/2(CMV)によるスクリーニング 3つの異なる方法を、モノクローナル抗体MAb87‐
55/02/2によるスクリーニングで単離することが
できた陽性クローンを分析するために用いた。阻害実験
を、遊離MAb87‐55/02/2を加えることでM
Ab87‐55/02/2にカップリングされた磁気粒
子への陽性クローンの結合を妨げることができるかどう
かについて試験するために実施した。OmpAタンパク
質中に組み込まれたエピトープ領域へのモノクローナル
抗体87‐55/02/2の結合をウエスタンブロット
分析によって調べ、対応エピトープ領域の核酸配列を配
列分析により最後に決定した。pp150エピトープの
CMV野生型配列と相同的であるかまたはそれに類似し
たペプチドが見出された。そのエピトープはアミノ酸配
列Asp-Met-Asn-Pro-Ala-Asn-Trp-Pro-Arg-Glu-Arg-Ala-
Trp-Ala-Leu を有することが、詳細な地図化による常法
でStuberら(EP‐A‐0 534 102)により既
に決定されていた。
【0060】実行:阻害実験 スクリーニングからの個々のクローンを一夜インキュベ
ートし、培養液を翌朝希釈し、最後にIPTGで誘導し
た。次いで、細胞培養液をLブロス/アンピシリンで
1:100希釈し(全サンプル容量250μl)、その
後1% Tween20および異なる濃度の遊離MAb87‐
55/02/2(10〜100μg/mlサンプル)の存在
下において4℃で1時間インキュベートした。次いで、
磁気粒子を結合MAb87‐55/02/2と共に加
え、混合液を再度4℃で1時間インキュベートした。次
いで、磁気分離装置を用いて細胞を再度単離し、洗浄緩
衝液で3回洗浄した。次に細胞をLブロス/アンピシリ
ン500μlにいれ、各場合においてこの懸濁液20μ
lをLブロス寒天/アンピシリン上に塗布した。それと
平行して、一連の実験を遊離MAb87‐55/02/
2の添加なしに行った(陽性コントロール)。加えて、
いかなるインサートも含まないベクターpHS164‐
Lで形質転換された細胞を用いた実験も行った(陰性コ
ントロール)。この実験では、磁気粒子に結合されたM
Ab87‐55/02/2への細胞の結合が反応サンプ
ルへの遊離MAb87‐55/02/2の添加により3
0〜200倍減少することが証明された。逆に、磁気粒
子への細胞の結合は陽性コントロールで損なわれず、予
想通りに細胞結合は陰性コントロールで生じなかった。
【0061】ウエスタンブロット分析 MAb87‐55/02/2によるスクリーニングで見
出され、その結合が阻害実験において遊離MAb87‐
55/02/2により明らかに阻害された細胞クローン
を、次にウエスタンブロット分析に付した。この分析に
おいて、すべてのクローンは膜タンパク質OmpAのサ
イズに相当する陽性反応タンパク質バンドを示した。
【0062】DNA配列分析 次いで、前記分析で陽性に反応したすべての細胞クロー
ンをDNA配列分析に付した。そのため、ベクターDN
Aを慣用的方法により二本鎖DNAとして単離し、サン
ガーの方法(Sanger et al.,1977,Proc.Natl.Acad.Sci.
USA,74,5463-5467) により、ベクター特異性オリゴヌク
レオチドプライマーを用いて配列決定した。その分析で
は、陽性クローンが領域Asp-Met-Asn-Pro-Ala-Asn-Trp-
Pro-Argにおいて原ペプチド配列と非常に類似したペプ
チド配列を含むことが証明された。野生型配列とは異な
る全部で5種の異なるヘキサペプチドが見出された: 配列番号13 Leu Val Asn Pro Ala Asn クローン4 配列番号14 Phe Asn Pro Ala Asn Phe クローン7 配列番号15 Asp Arg Asn Pro Ala Asn クローン8 配列番号16 Asp Tyr Asn Ala Ala Asn クローン9 配列番号17 Phe Asn Pro Ala Asn Asn クローン11
【0063】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:49 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー: 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列:CGCCAGGACC CCCGCCTNNK NNKNNKNNKN NKNNKCCTCC
TCCGCCACC
【0064】 配列番号:2 配列の長さ:15 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー: 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列: GGTCCTGGGG GCGGA
【0065】 配列番号:3 配列の長さ:15 配列の型:核酸 鎖の数: トポロジー: 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列: GGAGGCGGTG GGGCC
【0066】 配列番号:4 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0067】 配列番号:5 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0068】 配列番号:6 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0069】 配列番号:7 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0070】 配列番号:8 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0071】 配列番号:9 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0072】 配列番号:10 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0073】 配列番号:11 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0074】 配列番号:12 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0075】 配列番号:13 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0076】 配列番号:14 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0077】 配列番号:15 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0078】 配列番号:16 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
【0079】 配列番号:17 配列の長さ:6 配列の型:アミノ酸 トポロジー: 配列の種類:ペプチド
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12N 15/09 ZNA //(C12P 21/08 C12R 1:91) (C12P 21/08 C12R 1:19) (72)発明者 ゲルト、ツェットルマイスル ドイツ連邦共和国ウェッター、エルビンガ ーシュトラーセ、3

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】既定の特異的結合パートナーと結合するペ
    プチドの製造法であって、 a)ヌクレオチド配列が確率論的に変化した領域を含ん
    でなるオリゴヌクレオチドを単離または合成し、 b)微生物の外被のタンパク質を発現するベクターコー
    ド遺伝子中に前記オリゴヌクレオチドが挿入されるよ
    う、ベクター分子による前記オリゴヌクレオチドの組換
    えを行い、ここでオリゴヌクレオチドは各ベクター分子
    中に挿入され、それによりそれらヌクレオチド配列の領
    域において互いに異なる様々なベクター分子、すなわち
    オリゴヌクレオチドバンク、を生じるようにし、 c)前記組換えベクター分子によって微生物を形質転換
    し、 d)組換えDNA配列を発現させ対応する組換えタンパ
    ク質を微生物の表面上に存在させるような条件下におい
    て、前記形質転換微生物を培養し、 e)前記微生物と、固相に結合された既定の特異的結合
    パートナーとをインキュベーションし、所望のペプチド
    を発現した微生物を結合させ、 f)未結合微生物を除去し、 g)前記結合微生物を複製し、 h)前記結合微生物をクローニングおよびび単離し、 i)対応DNA配列の配列決定またはペプチド配列決定
    によって、前記確率論的に変化したアミノ酸配列を決定
    し、そして j)前記微生物から組換えタンパク質を単離するか、ま
    たは、対応ペプチドの化学合成により、所望のペプチド
    を得る工程を含んでなり、微生物が細菌および哺乳動物
    細胞からなる群から選択されるものである、方法。
  2. 【請求項2】工程e〜g)で単離された生物が再度結合
    パートナーと接触させられ、選択および増幅工程が繰返
    される、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】生物の表面上における組換えタンパク質お
    よび選択されたレセプターの濃度が、一価結合反応のみ
    可能である濃度である、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】微生物が細菌である、請求項1に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】微生物が懸濁状態における哺乳動物細胞で
    ある、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】微生物が大腸菌である、請求項4に記載の
    方法。
  7. 【請求項7】コートタンパク質がOmpAである、請求
    項4または6に記載の方法。
  8. 【請求項8】工程e)における固相が粒状である、請求
    項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】固相が磁気誘引性である、請求項8に記載
    の方法。
  10. 【請求項10】ベクターがプラスミドである、請求項1
    に記載の方法。
  11. 【請求項11】ヌクレオチドが(NNK)(ここで、
    NはヌクレオチドA、C、GおよびTを表し、Kはヌク
    レオチドGおよびTを表し、Xは4〜25の数である)
    で表されるコドンを含んでなる、請求項1に記載の方
    法。
  12. 【請求項12】Xが6である、請求項11に記載の方
    法。
  13. 【請求項13】Xが8であり、かつ、ヌクレオチドが可
    能性あるオクタペプチドのフラクションのみをコードす
    る、請求項11に記載の方法。
  14. 【請求項14】Xが10であり、かつ、ヌクレオチドが
    可能性あるデカペプチドのフラクションのみをコードす
    る、請求項11に記載の方法。
  15. 【請求項15】オリゴヌクレオチドが、アミノ酸のラン
    ダムな組合せをコードする一連のコドンを含み、かつ、
    そのコドンの5´および3´領域において同様にコート
    タンパク質配列と同一でない配列を含むものである、請
    求項1に記載の方法。
  16. 【請求項16】合成オリゴヌクレオチドが、アミノ酸の
    ランダムな組合せをコードする一連のコドンを含み、か
    つ、そのコドンの5´および3´領域において抗体領域
    をコードする配列を含むものである、請求項1に記載の
    方法。
  17. 【請求項17】合成オリゴヌクレオチドが、アミノ酸の
    ランダムな組合せをコードする一連のコドンを含み、か
    つ、そのコドンの5´および3´領域においてスペーサ
    ーをコードする配列を含むものである、請求項1に記載
    の方法。
  18. 【請求項18】スペーサーがプロリン残基を含むもので
    ある、請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項19】微生物が電気穿孔により形質転換され
    る、請求項1に記載の方法。
  20. 【請求項20】ヌクレオチドバンクが少くとも10
    含むものである、請求項1に記載の方法。
  21. 【請求項21】請求項1〜20で記載された方法の少く
    とも一つにより製造された、ペプチド。
  22. 【請求項22】所望によりキャリアタンパク質にカップ
    リングされた請求項21記載のペプチドを用いて産生さ
    れた、抗体。
  23. 【請求項23】ペプチド4〜17のアミノ酸配列を有す
    る、請求項21に記載のペプチド。
  24. 【請求項24】所望によりキャリアタンパク質にカップ
    リングされた請求項22記載のプチドを用いて産生され
    た、抗体。
  25. 【請求項25】所望によりキャリアタンパク質にカップ
    リングされた請求項23記載のペプチドを用いて産生さ
    れた、抗体。
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