JPH07500968A - 組み換え型骨形態形成蛋白ヘテロダイマー、組成物および使用法 - Google Patents

組み換え型骨形態形成蛋白ヘテロダイマー、組成物および使用法

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JPH07500968A JP5508675A JP50867593A JPH07500968A JP H07500968 A JPH07500968 A JP H07500968A JP 5508675 A JP5508675 A JP 5508675A JP 50867593 A JP50867593 A JP 50867593A JP H07500968 A JPH07500968 A JP H07500968A
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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】 29、該単−のDNA分子が、該1つ目のBMPまたはフラグメントをコードし ている該遺伝子の複数のコピーおよび該2つ目のBMPまたはフラグメントをコ ードしている該遺伝子の複数のコピーを含む単一の転写単位からなる請求項26 記載の方法。
301つ目の選択BMPまたはそのフラグメントをコードしている配列および2 つ目の選択BMPまたはそのフラグメントをコードしている配列であって、それ ぞれのBMPまたはそのフラグメントを同時発現させることができる少な(とも 1つの適当な調節配列の支配下にある配列からなるDNA分子。
311つ目のBMPまたはそのフラグメントをコードしている遺伝子を含む1つ 目の転写単位および2つ目のBMPまたはそのフラグメントをコードしている遺 伝子を含む2つ目の転写単位からなる請求項30記載の分子。
32、該1つ目のBMPまたはフラグメントをコードしている該遺伝子の複数の コピーおよび該2つ目のBMPまたはフラグメントをコードしている該遺伝子の 複数のコピーを含む単一の転写単位からなる請求項30記載の分子。
33、該1つ目のBMPがBMP−2であって、該2つ目のBMPがBMP−6 である請求項23記載の蛋白。
34、イー・コリにおいて生成される骨刺激活性を有する組み換え型BMP−2 ホモダイマー。
35、イー・コリ宿主細胞を培養し、得られた培養基からホモダイマーBMP− 2を単離、精製することからなる、骨刺激活性を有するホモダイマーBMP−2 蛋白の製法。
36、BMP−2である2つ目の蛋白またはそのフラグメントに会合したBMP −2である1つ目の蛋白またはそのフラグメントからなる、骨刺激活性を有する 組み換え型ヘテロダイマー蛋白。
明細書 組み換え型骨形態形成蛋白ヘテロダイマー、組成物および使用法発明の分野 本発明は、骨欠損の治療、骨損傷の治療および一般的な傷の治療に有用な一連の 新規組み換え型へテロダイマー蛋白に関する。また本発明は、これらのへテロダ イマーを得る方法、それらを遺伝子組み換え法により製造する方法、およびそれ らを含有する組成物に関する。
発明の背景 近年、骨または軟骨成長誘導特性により特徴づけられる蛋白性因子が単離、同定 された。例えば、米国特許第5,013,649号、PCT出願公開WO90/ 11366号、PCT出願公開WO91105802号およびそれらに引用され た種々の文献参照。実質的にヒト・BMP−7と同じであり、骨形成活性を有す ると報告されている0P−1と命名された蛋白配列を開示しているP CT/U  S90105903号も参照。
BMP−2ないしBMP−9と命名された個々の骨形成蛋白(BMP)の族が単 離、同定されている。これらの蛋白およびその製法を開示するために、共同出願 で同時係属の米国特許出願第721,847号およびその前文に引用された関連 出願を、出典明示により本明細書の一部とする。上記出願に示されたBMP−2 およびBMP−4と命名された蛋白、米国特許出願第438.919号に開示さ れたBMP−7、第370,547号および第356,033号に開示されたB MP−5、および第370.544号および第347,559号に開示されたB MP−6、ならびに第525,357号に開示されたBMP−8は、特に興味深 い。
さらに、米国特許出願第655,578号に開示されたBMP−1、第720, 590号に開示されたBMP−9,第179,197号およびPCT公開891 01464号に開示されたBMP−3も興味深い。これらの出願を出典明示によ り本明細書の一部とする。
当該分野においては、骨および傷の治療の分野で有用な他の蛋白および組成物が 必要とされている。
発明の概要 1の態様において本発明は、1つ目に選択したBMPまたはそのフラグメントお よび2つ目に選択したBMPまたはそのフラグメントをコードしているポリクレ オチド配列を含む選択宿主細胞を培養することからなる、組み換え型ヘテロダイ マー蛋白の製法を提供する。得られた同時発現した生物学的に活性のあるヘテロ ダイマーを培養基から単離する。
本発明の1の具体例によれば、宿主細胞を、1種またはそれ以上のBMPのコー ド配列を有する1種またはそれ以上のベクターで同時形質転換してもよい。個々 のBMPポリヌクレオチド配列が、細胞中に導入される同一のベクターまたは別 々のベクター上に存在していてもよい。別法として、BMPまたはそのフラグメ ントを宿主細胞染色体中に取り込ませてもよい。さらに、単一の転写単位が、異 なるBMPをコードしている2つの遺伝子の単一コピーをコードしていてもよい 。
本発明のもう1つの具体例によれば、2つのポリペプチドのコード配列を含む選 択宿主細胞は、1つ目または2つ目のBMPあるいはそれらのフラグメントをコ ードしているポリクレオチド配列で形質転換され、これを安定に発現できる2種 の安定な選択宿主細胞を融合させることにより得られるハイブリッド細胞系であ る。
それゆえ、本発明のもう1つの態様において、2つ目のBMP蛋白またはそのフ ラグメントと会合した1つ目のBMP蛋白またはそのフラグメントからなる組み 換え型ヘテロダイマー蛋白が提供される。ヘテロダイマーを、骨刺激活性により 特徴づけてもよい。ヘテロダイマーが、BMP−5、BMP−6、BMP−7ま たはBMP−8いずれかの蛋白またはそのフラグメントと会合したBMP−2蛋 白またはそのフラグメント、あるいはBMP−5、BMP−6、BMP−7また はBMP−8いずれかの蛋白またはそのフラグメントと会合したBMP−4蛋白 またはそのフラグメントからなっていてもよい。さらなる具体例において、ヘテ ロダイマーがBMP−1、BMP−3、またはBMP−4いずれかの蛋白または そのフラグメントと会合したBMP−2蛋白またはそのフラグメントからなって いてもよい。BMP−4が、BMP−1、BMP−2またはそのフラグメントと 会合したヘテロダイマーの形態であってもよい。さらなる具体例が、BMP−5 、BMP−6、BMP−7およびBMP−8の組み合わせからなるヘテロダイマ ーからなっていてもよい。例えば、ヘテロダイマーが、BMP−6、BMP−7 またはBMP−8に会合したBMP−5からなっていてもよく、あるいはBMP −7、またはBMP−8に会合したBMP−6からなっていてもよく、もしくは BMP−8に会合したBMP−7からなっていてもよい。これらのへテロダイマ ーを、選択宿主細胞で個々の蛋白を同時発現させることにより得て、該ヘテロダ イマーを培養基から単離してもよい。
本発明のさらなる態様として、1つ目のBMPまたはそのフラグメントをコード している1つ目のポリヌクレオチド配列および2つ目のBMPまたはそのフラグ メントをコードしている2つ目のポリヌクレオチド配列(これらの配列は、BM Pをヘテロダイマーとして同時発現されることのできる1つまたはそれ以上の発 現制御系のコントロール下にある)を含む細胞系が提供される。細胞系を1種ま たはそれ以上のポリヌクレオチド分子で形質転換してもよい。別法として、細胞 系が、上記細胞融合により作られたハイブリッド細胞系であってもよい。
本発明の別の態様は、1つ目の選択BMPまたはそのフラグメントをコードして いるポリヌクレオチド配列および2つ目の選択BMPまたはそのフラグメントを コードしているポリヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチド分子またはプラ スミドベクターである。該配列は、個々の蛋白またはフラグメントを同時発現さ せることのできる少なくとも1つの適当な調節配列の制御下にある。該分子が、 両方の遺伝子のコピーを含む単一の転写単位または単一遺伝子のコピーをそれぞ れに含む1個以上の転写単位を有していてもよい。
本発明のさらに別の態様として、1つ目の選択BMPまたはそのフラグメントを コードしているポリヌクレオチド配列を有する選択宿主細胞を培養し、2つ目の 選択BMPまたはそのフラグメントをコードしているポリヌクレオチド配列を有 する選択宿主細胞を培養し、個々のモノマー形態のBMP蛋白を培養基から単離 してモノマー形態の1番目の蛋白とモノマー形態の2番目の蛋白とを会合させる ことからなる、骨刺激活性のある組み換え型ダイマーあるいはへテロダイマー蛋 白を真核細胞中で製造する方法が提供される。1つ目の蛋白および2つ目の蛋白 は、同じBMPであっても異なるBMPであってもよい。そして、得られた生物 学的に活性のあるダイマーまたはヘテロダイマーを混合物から単離する。好まし い細胞はイー・コリ(E、 calf)である。
したがって、本発明のさらなる態様は、適当なベクターまたはプラスミド、およ びかかる製法において有用な選択形質転換細胞のみならず、真核細胞中で生産さ れた組み換え型BMPダイマーまたはヘテロダイマーである。
さらに本発明の他の態様および利点を、以下の本発明具体例の詳細な説明に記載 する。
図面の簡単な説明 図1は、ヒト・BMP−2(配列番号:1および2)のDNAおよびアミノ酸配 列を示す。
図2は、ヒト・BMP−4(配列番号:3および4)のDNAおよびアミノ酸配 列を示す。
図3は、ヒト・BMP−7(配列番号:5および6)のDNAおよびアミノ酸配 列を示す。
図4は、ヒト・BMP−6(配列番号=7および8)のDNAおよびアミノ酸配 列を示す。
図5は、ヒト・BMP−5(配列番号:9および10)のDNAおよびアミノ酸 配列を示す。
図6は、ヒト・BMP−8(配列番号:11および12)のDNAおよびアミノ 酸配列を示す。
図7は、BMP−2成熟蛋白遺伝子(配列番号;13および14)を含むベクタ ーpALB2−781のDNA配列を示す。
図8は、W20アルカリホスファターゼのアッセイにおけるCHOaMP−2と CHOBMP−2/7の活性の比較である。
図9は、BGP (オステオカルシン(osteocalcin) )のアッセ イにおけるCHOBMP−2とCHOBMP−2/7の活性の比較である。
図10は、イー・コリにより生産されたBMP−2とBMP−2/7ヘテロダイ マーのW−20活性の比較である。
図11は、BMP−3のDNAおよびアミノ酸配列を示す。
図12は、W−20アツセイにおけるBMP−2とBMP−2/6の比較を示す 。
図13は、BMP−2/6とBMP−2のインビボ活性の比較を示す。
図14は、インビボ活性におけるBMP−2、BMP−6およびBMP−2/6 比較を示す。
発明の詳細な説明 本発明は、組み換え型へテロダイマー自体のみならず骨刺激活性を有する組み換 え型へテロダイマー蛋白の製法、およびそれらを含有する骨刺激用または骨治療 用組成物を提供する。
本明細書全体を通して、「ヘテロダイマー」を、少なくとも1個の共有結合また はジスルフィド結合により会合した2種の異なるBMP蛋白モノマーまたはそれ らの活性フラグメントからなる生物学的に活性のある蛋白構築物と定義する。
2種のBMP構成成分間の1〜7個のジスルフィド結合の存在により本発明へテ ロダイマーを特徴づけてもよい。
それゆえ本発明によれば、本発明の組み換え型BMPヘテロダイマーの製法は、 1つ目の選択BMPまたはその生物学的に活性のあるフラグメントをコードして いるポリヌクレオチド配列および2つ目の選択BMPまたはその生物学的に活性 のあるフラグメントをコードしているポリヌクレオチド配列を有する選択宿主細 胞を培養することからなる。同時発現した生物学的に活性のあるヘテロダイマー は、宿主細胞中に生産され、それより分泌され、培養基から単離される。本発明 ヘテロダイマー蛋白の製法の好ましい具体例を、以下に、そして後記実施例に詳 細に記載する。本発明の好ましい方法は、既知の遺伝子組換法を包含する(例え ば、サムプルツク(Sambrook)ら、[モレキュラー・クローニング、ア ・ラボラトリ−・マニュアル(Molecular Cloning、A La boratory Manual) J第2版、ニューヨークのコールド・スプ リングjハーバ−(Cold Spring Harbor)のコールド・スプ リング+ハーバ−・ラボラトリ−(Cold Spring Harbor L aboratory) (1989年)参照)。しかしながら、慣用的な化学合 成のごとき他の方法も、本発明へテロダイマーの調製に有用である。
本発明方法により得られたBMPヘテロダイマーは、ホモダイマーとヘテロダイ マーの混合物中に生成される。古典的な蛋白生化学的方法またはへテロダイマー を形成するBMPの1つに特異的なアフィニティーカラムのごとき本質的に慣用 的な方法により、このホモダイマーとへテロダイマーの混合物を、培養基中の汚 染物質から分離してもよい。さらに、所望ならば、ヘテロダイマーを、混合物中 のホモダイマーから分離してもよい。かかる分離方法により、ヘテロダイマ一種 の活性の明確な測定が可能になる。実施例4は、この目的のために現に用いられ る1つの精製方法を示す。
好ましくは、これらの方法により生産される本発明の組み換え型へテロダイマー が、ヒト・BMP−2、ヒト・BMP−4、ヒト・BMP−5、ヒト・BMP− 6、ヒト・BMP−7およびBMP−8と命名されたBMPを包含するものとす る。しかしながら、BMP−3もまたBMP−2と一緒になって活性へテロダイ マーを形成することがわかっている。上で特に示したBMPのみならずこれらの BMPの他の種も、獣医学、診断または研究用に用いることができる。しかしな がら、以下に特に示すヒト・蛋白が、ヒトの医薬用に好ましい。
ヒト・BMP−2を、図1に開示するアミノ酸配列およびDNA配列の全配列ま たはフラグメントを実質的に含んでいることにより特徴づける。さらにヒト・B MP−2を、成熟BMP−2サブユニットのジスルフィド結合したダイマーまた はホモダイマーとして特徴づける。遺伝子組換えにより発現したBMP−2サブ ユニツトは、異種のアミノ末端を有する蛋白種を含んでいる。あるBMP−2サ ブユニツトを、図1(配列番号:1および2)のアミノ酸#249 (Ser) 〜#396 (Arg)からなることによって特徴づける。別のBMP−2サブ ユニツトを、図1のアミノ酸#266 (Thr) 〜#396 (Arg)か らなることによって特徴づける。さらに別のBMP−2サブユニツトを、図1の アミノ酸#296 (Cys)〜#396 (Arg)からなることによって特 徴づける。成熟BMP−2を、図1のアミノ酸#283 (Gin) 〜#39 6 (Arg)からなることによって特徴づける。この後者のサブユニットが、 実際には、組換法による発現で得られるBMP−2の最も多い蛋白種である(図 1)。しかしながら、得られるある種のBMP−2の特性を、培養条件を操作す ることにより変化させてもよい。BMP−2が、図1の配列において、例えば# 241〜280のアミノ酸の欠失および#245ArgのIleへの変化、また は他の変化のごとき修飾を有していてもよい。
米国特許第721.847号(出典明示により本明細書の一部とする)に詳細に 記載されているように、図1の#356ないし#1543のヌクレオチドコード 配列からなるDNA配列で形質転換された細胞を培養し、−緒に生産される他の 蛋白性物質を実質的に含まない1種またはそれ以上の上記蛋白種を培養基から回 収し、精製することにより、ヒト・BMP−2を製造してもよい。ヒト・BMP −2蛋白を骨形成誘導能力により特徴づけてもよい。また、ヒト・BMP−2は 、W20アッセイにおいてインビトロ活性を有している。さらにヒト・BMP− 2を軟骨形成誘導能力により特徴づけてもよい。さらにヒト・BMP−2を上で 参照した出願に記載されたラット・骨形成アッセイにおいて軟骨および/または 骨形成活性を示す能力により特徴づけてもよい。
ヒト・BMP−4を、図2(配列番号=3および4)に開示したアミノ酸配列お よびDNA配列の全配列またはフラグメントを実質的に有することにより特徴づ ける。さらにヒト・BMP−4を、成熟BMP−4サブユニットのジスルフィド 結合したダイマーおよびホモダイマーとして特徴づける。遺伝子組み換えにより 発現したBMP−4サブユニツトが、異種のアミノ末端を有する蛋白種を含んで いてもよい。ヒト・BMP−4の成熟サブユニットを、図2のアミノ酸#293  (Ser)〜#408 (Set)からなることにより特徴づける。BMP− 4の他のアミノ末端を、図2の配列から選択してもよい。また、さらにアミノま たはカルボキン末端で切形された蛋白をはじめとするBMP−4の修飾バージョ ンを、慣用的な変異法により構築してもよい。
上で本明細書の一部とした米国特許出願第721,847号に開示されているよ うに、図2の#403から#1626のヌクレオチドコード配列からなるDNA 配列で形質転換した細胞を培養し、−緒に生産される他の蛋白性物質を実質的に 含まない、図2の#293から#4o8のアミノ酸配列からなる蛋白を培養基か ら回収し、精製することにより、BMP−4を生産してもよい。BMP−4蛋白 は、骨形成を誘導する能力がある。BMP−4蛋白は、軟骨形成誘導能力がある 。さらにBMP−4蛋白を、ラット・骨形成アッセイにおいて軟骨および/また は骨形成活性を示す能力により特徴づけてもよい。
ヒト・BMP−7を、図3に開示したアミノ酸配列およびDNA配列の全配列ま たはフラグメントを実質的に含むことにより特徴づける。さらにヒト・BMP− 7蛋白を、成熟BMP−7サブユニツトのジスルフィド結合したダイマーおよび ホモダイマーとして特徴づける。遺伝子組み換えで発現したBMP−7サブユニ ツトは、異種のアミノ末端を有する蛋白種を含んでいる。ヒト・BMP−7のあ る成熟サブユニットを、図3(配列番号:5および6)のアミノ酸#293(S er)〜#431(His)からなることにより特徴づける。このサブユニット が、BMP−7の組換え発現により最も多く生産される蛋白である。別のBMP −7サブユニツトを、図3のアミノ酸#300 (Ser) 〜#431 (H i s)からなることにより特徴づける。さらに別のBMP−7サブユニツトを 、図3のアミノ酸#316(Ala)〜#431 (His)からなることによ り特徴づける。BMP−7の他のアミノ末端を、図3の配列から選択してもよい 。同様に、さらにBMP−7のアミノまたはカルボキシ末端を切形した蛋白をは じめとする修飾バージョンを、慣用的な変異法により構築してもよい。
上で本明細書の一部とした米国特許出願第438.919号に開示されているよ うに、図3のヌクレオチド#97からヌクレオチド#1389のヌクレオチドコ ード配列からなるDNA配列で形質転換した細胞を培養し、−緒に生産される他 の蛋白性物質を実質的に含まない、図3の#293から#431のアミノ酸配列 からなる蛋白を培養基から回収し、精製することにより、BMP−7を生産して もよい。これらの蛋白は、軟骨および/または骨の形成を刺激、促進、あるいは 誘導する能力を有する。
ヒト・BMP−6を、図4のアミノ酸配列およびDNA配列の全配列またはフラ グメントを含むことによって特徴づける。さらにヒト・BMP−6蛋白を、成熟 BMP−6サブユニツトのジスルフィド結合したダイマーとして特徴づける。
組換えにより発現したBMP−6サブユニツトが、異種のアミノ末端を有する蛋 白種を含んでいてもよい。あるBMP−6サブユニツトを、図4(配列番号ニア および8)のアミノ酸#375 (Set)〜#513 (His)からなるこ とにより特徴づける。BMP−6の他のアミノ末端を、図4の配列から選択して もよい。さらにアミノまたはカルボキシ末端を切形したBMP−6の修飾バージ ョンを、慣用的変異法により構築してもよい。
米国特許出願第490,033号(出典明示により本明細書の一部とする)に詳 細に記載されているように、図4のヌクレオチド#160から#1698のヌク レオチドコード配列からなるDNA配列で形質転換した細胞を培養し、−緒に生 産される他の蛋白性物質を実質的に含まない、図4の#375から#513のア ミノ酸配列からなる蛋白を培養基から回収し、精製することにより、ヒト・BM P−6を生産してもよい。さらにヒト・BMP−6を、ラット・骨形成アッセイ において軟骨および/または骨形成活性を示す能力により特徴づけてもよい。
ヒト・BMP−5を、図5(配列番号:9および10)に開示したアミノ酸配列 およびDNA配列の全配列またはフラグメントを含むことにより特徴づける。
さらにヒト・BMP−5蛋白を、成熟BMP−5サブユニットのジスルフィド結 合したダイマーとして特徴づける。組換発現したBMP−5サブユニツトが、異 種のアミノ末端を有する蛋白種を含んでいてもよい。あるBMP−5サブユニツ トを、図5のアミノ酸#329 (Ser)〜#454 (His)からなるこ とにより特徴づけてもよい。アミノまたはカルボキン末端を切形したBMP−5 の修飾バージョンを、慣用的変異法により構築してもよい。
米国特許出願第588.227号(出典明示により本明細の一部とする)に詳細 に記載されているように、図5のヌクレオチド#701から#2060のヌクレ オチドコード配列からなるDNA配列で形質転換した細胞を培養し、−緒に生産 される他の蛋白性物質を実質的に含まない、図5の#329から#454のアミ ノ酸配列からなる蛋白を培養基から回収し、精製することにより、ヒト・BMP −5を生産してもよい。さらにヒト・BMP−5を、上で参照した出願に記載さ れているラット・骨形成アッセイにおいて軟骨および/または骨形成活性を示す 能力により特徴づけてもよい。
ヒト・BMP−8を、図6に開示したアミノ酸配列およびDNA配列の全配列ま たはフラグメントを含むことにより特徴づける。さらにヒト・BMP−8蛋白を 、成熟BMP−8サブユニットのジスルフィド結合したダイマーとして特徴づけ てもよい。組換え発現したBMP−8サブユニツトが、異種のアミノ末端を有す る蛋白種を含んでいてもよい。あるBMP−配列またはサブユニット配列は、図 6(配列番号:11および12)のアミノ酸#143 (Aha) 〜#281 (His)からなる。BMP−8の他のアミノ末端を、図6の配列から選択して もよい。アミノまたはカルボキシ末端を切形したBMP−8の修飾バージョンを 、慣用的変異法により構築してもよい。
米国特許出願第525.357号(出典明示により本明細の一部とする)に詳細 に記載されているように、図6のヌクレオチド#1から#850のヌクレオチド コード配列からなるDNA配列で形質転換した細胞を培養し、−緒に生産される 他の蛋白性物質を実質的に含まない、図6の#143から#281のアミノ酸配 列、あるいは異種のN−末端を有する同様のアミノ酸配列からなる蛋白を培養基 から回収し、精製することにより、ヒト・BMP−8を生産してもよい。また、 アミノ酸#143の前にMetを挿入した#143から#281のアミノ酸(図 6)をコードしている配列をベクター中に挿入することにより、イー・コリ中で 、このBMP−8を生産させてもよい。さらにヒト・BMP−8を、ラット・骨 形成アッセイにおいて軟骨および/または骨形成活性を示す能力により特徴づけ てもよい。
未修飾で非還元型の上記それぞれのBMP蛋白を、12%レムリ(Laemml i)ゲル上の約28kDないし約40kDの間の範囲の見掛けの分子量により特 徴づけてもよい。後記実施例9記載のラット・骨形成アッセイにおいて骨の刺激 または修復活性を示す蛋白あるいは活性フラグメントを提供する本明細書記載の DNAおよびアミノ酸配列の類似または修飾バージョンも、本発明で使用するの 適当なりMPに分類される。ただしジスルフィド結合に関与する1個またはそれ 以上のCysを有する蛋白またはフラグメントを有することが条件である。これ らの配列の有用な修飾を、当業者に知られた遺伝子組換え法により行ってもよい 。これらのBMP配列は、哺乳動物における生産の際、ホモダイマー(普通は、 異種のN末端を有するホモダイマー混合物)として生産される。イー・コリ中の これらのBMP配列からは、モノマー蛋白種が生産される。
したがって、本発明によれば、本発明の1の組み替え型へテロダイマーは、例え ば上記成熟BMP−5サブユニットのモノマー部分またはその活性フラグメント を含めたヒト・BMP−5に1ないし7個までの共有ジスルフィド結合により結 合した、例えば上記成熟BMP−2サブユニットのモノマー部分またはその活性 フラグメントを含めたヒト・BMP−2の会合物からなる。本発明のもう1つの 組み換え型ヘテロダイマーは、例えば上記成熟BMP−6サブユニツトのモノマ ー部分またはその活性フラグメントを含めたヒト・BMP−6に1ないし7個ま での共有ジスルフィド結合により結合した、上記ヒト・BMP−2の会合物から なる。本発明の別の組み換え型へテロダイマーは、例えば上記成熟BMP−7サ ブユニツトのモノマー部分またはその活性フラグメントを含めたヒト・BMP− 7に1ないし7個までの共有ジスルフィド結合により結合した、上記ヒト・BM P−2の会合物からなる。本発明のまた別の組み換え型へテロダイマーは、例え ば上記成熟BMP−8サブユニットのモノマー部分またはその活性フラグメント を含めたヒト・BMP−8に1ないし7個までの共有ジスルフィド結合により結 合した、上記ヒト・BMP−2の会合物からなる。
本発明のさらに別の組み換え型へテロダイマーは、例えば上記成熟BMP−5サ ブユニットのモノマー部分またはその活性フラグメントを含めたヒト・BMP− 5に1ないし7個までの共有ジスルフィド結合により結合した、例えば上記成熟 BMP−4サブユニットのモノマー部分またはその活性フラグメントを含めたヒ ト・BMP−4の会合物からなる。本発明のもう1つの組み換え型ヘテロダイマ ーは、1ないし7個までの共有ジスルフィド結合により、上記ヒト・BMP−6 に結合した、上記ヒト・BMP−4の会合物からなる。本発明の別の組み換え型 へテロダイマーは、1個またはそれ以上の共有ジスルフィド結合により、上記ヒ ト・BMP−6に結合した、上記ヒト・BMP−4の会合物からなる。さらにも う1つの本発明の組み換え型ヘテロダイマーは、1個またはそれ以上の共有ジス ルフィド結合により、上記ヒト・BMP−7に結合した、上記ヒト・BMP−4 の会合物からなる。さらに別の本発明組み換え型へテロダイマーは、1個または それ以上の共有ジスルフィド結合により、上記ヒト・BMP−8に結合した、上 記ヒト・BMP−4の会合物からなる。本発明のさらなる組み換え型へテロダイ マーは、例えば上記成熟BMP−3サブユニットのモノマー部分またはその活性 フラグメントを含めたヒト・BMP−3に少なくとも1個のジスルフィド結合に より結合した、例えば上記成熟BMP−2サブユニットのモノマー部分またはそ の活性フラグメントを含めたヒト・BMP−2の会合物からなる。本発明の別の 組み換え型へテロダイマーは例えば上記成熟BMP−4サブユニ、ソトのモノマ ー部分またはその活性フラグメントを含めたヒト・BMP−4に少なくとも1個 のジスルフィド結合により結合した、上記ヒト・BMP−2の会合物からなる。
本発明もう1つの組み換え型ヘテロダイマーは、例えば上記成熟BMP−6サブ ユニツトのモノマー部分またはその活性フラグメントを含めたヒト・BMP−6 に少なくとも1個のジスルフィド結合により結合した、上記ヒト・BMP−5の 会合物からなる。本発明の別の組み換え型へテロダイマーは、例えば上記成熟B MP−7サブユニツトのモノマー部分またはその活性フラグメントを含めたヒト ・BMP−7に少なくとも1個のジスルフィド結合により結合した、上記ヒト・ BMP−5の会合物からなる。さらに、少なくとも1個のジスルフィド結合によ り、ヒト・BMP−5が、ヒト・BMP−8サブユニツトまたはその活性フラグ メントに結合していてもよい。
本発明のさらにもう1つの組み換え型ヘテロダイマーは、少なくとも1個のジス ルフィド結合により、上記ヒト・BMP−7に結合した、例えば上記成熟BMP −6サブユニツトのモノマー部分またはその活性フラグメントを含めたヒト・B MP−6の会合物からなる。本発明の別の組み換え型ヘテロダイマーは、1個ま たはそれ以上の共有またはジスルフィド結合により、上記ヒト・BMP−8に結 合した上記ヒト・BMP−6の会合物からなる。本発明のもう1つの組み換え型 ヘテロダイマーは、1個またはそれ以上の共有またはジスルフィド結合により、 上記ヒト・BMP−8に結合した上記ヒト・BMP−7の会合物からなる。
酸成分上の1個のCys間で形成されてもよい。ジスルフィド結合が、各BMP 上の2個のCys間で形成されてもよい。ジスルフィド結合が、各BMP上の3 個のCys間で形成されてもよい。ジスルフィド結合が、各BMP上の4個のC ys間で形成されてもよい。ジスルフィド結合が、各BMP上の5個のCys間 で形成されてもよい。ジスルフィド結合が、各BMP上の6個のCys間で形成 されてもよい。ジスルフィド結合が、各BMP上の7個のCys間で形成されて もよい。これらのジスルフィド結合が、各BMP上の隣接したCys間または個 々の蛋白配列中に散在する選択されたCysのみの間で形成されてもよい。同じ BMP構成成分を有する種々のへテロダイマーが、異なる数のジスルフィド結合 で形成されてもよい。同じBMP成分を有する種々のヘテロダイマーが、異なる Cysの位置におけるジスルフィド結合で形成されてもよい。本発明に包含され る同じBMP成分を有する異なるヘテロダイマーが、哺乳動物細胞、細菌細胞、 昆虫細胞または酵母細胞における組換え生産に起因して異なっていてもよい。
これらの組み換え型ヘテロダイマーを、個々のBMPホモダイマー(その構成成 分の1つがそれぞれのヘテロダイマーを形成する)と比較するW20マウス・基 質細胞系アッセイ(実施例8)におけるアルカリホスファターゼの上昇により特 徴づけてもよい。さらに、これらのヘテロダイマーを、W20バイオアッセイに おける、個々のBMPダイマーの単なる混合物よりも高い活性により特徴づけて もよい。W20バイオアッセイで調べられるヘテロダイマーの予備的特徴により 、BMP−5、BMP−6またはBMP−7とBMP−2とのヘテロダイマーは 非常に活性が高いことが示された。同様に、BMP−5、BMP−6またはBM P−7とBMP−4とのへテロダイマーもW20バイオアッセイにおいて活性が 高い。
本発明へテロダイマーを、骨成長および刺激アッセイにおける活性により特徴づ けてもよい。例えば、本発明ヘテロダイマーは、実施例9記載のラット・骨形成 アッセイにおいても活性がある。本発明ヘテロダイマーは、実施例8記載のオス テオカルシンのバイオアッセイにおいても活性がある。本発明へテロダイマーの 他の特徴は、ウェスタンプロット、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)お よび2次元ゲル(還元条件下および非還元条件下)のみならず、2種の異なる構 成成分BMPに対する抗BMP抗体との共沈も包含される。
BMPヘテロダイマーを製造する本発明方法の1の具体例は、適当な細胞系を培 養し、既知調節配列の調節下で、1つ目のBMPまたはそのフラグメントをコー ドしているDNA配列と2つ目のBMPまたはそのフラグメントをコードしてい るDNA配列とで同時形質転換させることを包含する。該形質転換した宿主細胞 を培養し、ヘテロダイマー蛋白を回収し、ついで培養基から精製する。
現在のところ本発明ヘテロダイマーの好ましい発現法であるこの方法のもう1つ の具体例において、例えばCHODUKX細胞のごとき単一宿主細胞を、1のB MPをコードしているDNA配列を含むDNA分子と、次に選択されたBMPを コードしているDNA配列を含むDNA分子とで同時トランスフェクションする 。一方または両方のプラスミドは、BMPを発現する適当な細胞系を確立するの に用いることができる選択マーカーを有している。別々のBMP遺伝子を別々の 転写単位上に含むこれらの別々のプラスミドを混合し、慣用的プロトコールを用 いてCHO細胞にトランスフェクションさせる。W20アッセイにおいて活性を 最大に発現させるプラスミドの割合(通常11)を調べる。
例えば、実施例3に詳述するように、リン酸カルシウム共沈およびトランスフェ クション、エレクトロポーレーノコン、マイクロインジェクンコン、プロトプラ スト融合またはりポフェクシコンによって、等しい割合の、1つ目のBMPおよ びジヒドロ葉酸レダクターゼ(DHPR)マーカー遺伝子を含むプラスミドと、 2つ目のBMPおよびDHFRマーカーを含むプラスミドとを、DHPR欠損C IO細胞であるDUKX−BI Iに同時導入できる。それぞれのDHFRHF 形質転換体を、慣用的手段により透析した子ウシ・胎児血清を含むアルファ培地 での増殖に関して選択する。遺伝子コピーの増加したDHPR’″細胞を、メト トレキセート(MXT)濃度を増加させていった場合(例えば段階的に0.02 .0.1.0.5および2.0重M MXT)の増殖に関して選択できる(カウ フマン(Kaufman)およびシャープ(Sharp) 、ジャーナル・オフ ・モレキュラー・バイオロジー(J、輩o1. Biol、 )第159巻・6 01〜629頁(1982年);およびカウフマンら、モレキュラー・アンド・ セルラー・バイオロジー(Mo1.Ce1l。
Biol、 )第5巻:1750頁(1983年)の方法による) 。DHFR に結合したヘテロダイマーまたは少なくとも1種のBMPの発現は、MTX耐性 レベルの上昇に伴い増加するはずである。BMP/DHFR遺伝子のいずれかま たは両方を安定に発現する細胞が生き残るであろう。いかに高頻度であっても、 細胞系は、両方のプラスミド(最初のトランスフェクションの間存在していた) を安定に取り込み、発現する。その後、調整培地から収穫を行い、ヘテロダイマ ーを慣用的方法により単離し、活性測定する。このアプローチ法を、DHFR欠 損細胞に用いることができる。
末法の別の具体例としては、1の選択BMP遺伝子を含んでいるDNA分子を、 すでに別の選択されたBMP遺伝子を発現するようになっている細胞系にトラン スフェクションさせてもよい。例えば後記実施例3に詳述するように、BMP− 7を発現する安定なCHO細胞系(DHPRマーカーを有する)[ジエネテイク ス・インスティチュート、インク(Genetics In5titute、  Inc) ]を、BMP−2および2番目の選択マーカー遺伝子(例えばネオマ イシン耐性(Neo))を含むプラスミドでトランスフェクションしてもよい。
トランスフェクション後、細胞を培養し、MTXおよび抗生物質G−418で処 理することにより適当な細胞を選択する。ついで、生き残った細胞を、ヘテロダ イマーの発現に関してスクリーニングる。この発現系は、単一ステップでの選択 ができるという利点を有している。
異なる細胞系または異なるマーカーを用いる別の2段階選択法も使用できる。
例えば、アデノシンデアミナーゼ(ADA)マーカーを用いて、DHFRマーカ ーと一緒に異なるBMPを発現する安定なCHO細胞系における2つ目のBMP 遺伝子を増幅することは好ましいといえる。なぜならば、デオキシコホルマイシ ン(DCF)による遺伝子増幅を用いて発現レベルを増加させることができるか らである(実施例1記載のADAを含むプラスミド参照)。別法として、最初に このマーカーを用いて細胞系を作り、ついで、異なるマーカーを含むベクターに 対してレシピエンドな状態にし、2重の耐性およびBMP同時発現に関して選択 することができる。
本発明のへテロダイマーを発現させる方法のさらに別の具体例は、単一の転写単 位上または別々の転写単位上いずれかの上にある発現に関する複数の遺伝子をコ ードしている単一のDNA分子で宿主細胞をトランスフェクションすることを包 含する。多シストロン発現は、例えばEMCウィルス、ポリオウィルスまたは他 の慣用的なリーダー配列の源に由来するリーダー配列のごときリーダー配列を用 いてベクターから有効に翻訳されうる単一の転写単位中にコードされている複数 のポリペプチドを含む。2個のBMP遺伝子および選択マーカーは、単一の転写 単位中で発現されつる。例えば、BMPx−EMC−BMPy−DHFRまたは BMPx−EMC−BMPy−EMC−DHFRの配置を含むベクターをCI( 0細胞中ヘトランスフエクンヨンさせ、DHFRマーカーを用いて選択し、増幅 する。2種の異なるBMP、1種またはそれ以上のマーカー遺伝子および適当な リーダーあるいは調節配列を単一転写単位上に有するプラスミドを構築してもよ い。
同様に、各BMPに関する別々の転写単位を含む単一のプラスミドで宿主細胞を トランスフェクションしてもよい。例えば、DHFRのごとき選択マーカーが、 別の転写単位上に含まれていてもよく、あるいはBMP遺伝子の一方または両方 の上の2番目のラストロンとして含まれていてもよい。ヘテロダイマーを発現さ せるために、これらのプラスミドを、選択宿主細胞中にトランスフェクションさ せ、ヘテロダイマーを該細胞または培養基から上記のごとく単離してもよい。
この発現法の別の具体例は細胞融合を包含する。実施例1および本明細書の−部 とした前記米国出願に記載されているように、DHFR/MXT遺伝子増幅シス テムおよび高レベルのBMP発現系を用いて開発された、選択BMPを発現する 2種の安定な細胞系(例えばBMP−2を発現する細胞系(例2EG5)および BMP−7を発現する細胞系(例7MB9)’)を、数個の優勢なマーカー遺伝 子のうちの1つ(例えばneo’、ヒグロマイシン’、GPT)でトランスフェ クションすることができる。同時培養において十分な時間(約1日)経過後、得 られた1種のBMPおよび1つの優勢なマーカーを発現する細胞系を、ポリエチ レングリコール、センダイウィルスあるいは他の知られた試薬のごとき融合剤を 用いて別のBMPおよび好ましくは別のマーカーを発現する細胞系と融合させる ことができる。
得られた優勢マーカーおよびDHPRを発現する細胞ハイブリッドを、適当な培 養条件を用いて選択し、BMPまたはそれらのフラグメントの同時発現に関して スクリーニングする。選択されたハイブリッド細胞は、両方の選択BMPをコー ドしている配列を含んでおり、細胞中にヘテロダイマーが生成され、ついで分泌 される。ヘテロダイマーを調整培地から得、慣用的方法(実施例4参照)により 、そこから単離、精製する。得られたヘテロダイマーを本明細書記載の方法によ り特徴づけてもよい。 ゛ 上記アプローチにより得られた細胞系を用いて、同時発現されるヘテロダイマー BMPポリペプチドを生産することができる。慣用的精製法により、宿主細胞中 に存在する他の夾雑物質のみならず同時生産される他の蛋白が実質的にない該ヘ テロダイマー蛋白を細胞培養物から単離する。実際上好ましい生産方法は、CH O細胞中への異なるベクターの同時トランスフェクションおよびメトトレキセー トによる遺伝子増幅である。安定な細胞系を用いて組み換え型BMPを含有する 調整培地を得、該組み換え型BMPを精製し、インビトロおよびインビボ活性を 測定する。例えば、本明細書記載のいずれかの方法により得られたヘテロダイマ ー生産細胞を、実施例8および9記載の分析による活性、RNA発現、およびド デシル硫酸ナトリウムゲル電気泳動(SDS−PAGE)による蛋白発現に関し てスクリーニングする。
本発明のへテロダイマーを同時発現させる上記方法は、宿主細胞または細胞系を 用いる。適当な細胞は、好ましくは、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細 胞のごとき哺乳動物細胞を含む。適当な宿主細胞の選択および形質転換、培養、 増幅、スクリーニングならびに生成物の生産と精製に関する方法は、当該分野に おいて公知である。例えば、ゲシング(Gething)およびサムプルツク( Sambrook) 、ネイチ’r (Nature)第293巻=620〜6 25頁(1981年)、あるいはカウフマンら、モレキュラー・アンド・セルラ ー・バイオロジー。
第5巻第7号:1750〜1759頁(1985年)、またはハウリー(How ley)らの米国特許第4.419.446号参照。他の適当な哺乳動物細胞系 は、C■−1細胞系、BHK細胞系および293細胞系である。サル・CO5− 1細胞系は、現在のところBMPへテロダイマー生産には不適と考えられている 。
当業者に知られた多くの酵母細胞も、本発明ポリペプチド発現宿主細胞として利 用できる(例えば、サツカロミセス・セレビシェ(Saccharomyces  cerevisiae))。
さらに、所望ならば、昆虫細胞を、本発明方法に用いることができる。例えば、 ミラー(Miller)ら、ンエネティック・エンジニアリング(Geneti c Engineering)第8巻:277〜298頁(ブレナム・プレス( Plenum Press) 1986年)およびそこに引用されている文献参 照。本発明の生物学的に活性のあるヘテロダイマー蛋白を生産する別の方法を、 宿主細胞が微生物細胞、好ましくは、細菌細胞、詳細にはイー・コリである場合 に用いてもよい。例えば、種々のイー・コリ株(例えばHBIOI、MC106 1)が、バイオテクノロジーの分野では宿主細胞としてよく知られている。ビー ・ズブチリス(B、5ubtilis) 、ンユードモナス(Pseudomo nas) 、他のバチルス等の種々の株も本発明に使用できる。
モノマーおよびダイマー(ホモダイマーおよびヘテロダイマーの両方)を生産す るために用いられてもよいこの方法は、欧州特許出願第433,225号(出典 明示により本明細書の一部とする)に記載されている。簡単に説明すると、この 方法は、蛋白発現を可能にする発現調節配列に対する正当なリーディングフレー ムに連結された所望のBMP蛋白をコードしているヌクレオチド配列を有する微 生物宿主を培養し、モノマー型の可溶性蛋白を回収することを包含する。宿主細 胞中で蛋白が不溶性である場合、該水不溶性蛋白画分を宿主細胞から単離し、つ いで蛋白を可溶化させる。クロマトグラフィー精製の後、可溶化した蛋白を選択 された条件に付して生物学的に活性のある該蛋白のダイマー配置を得る。本発明 のヘテロダイマーを生産するのに用いられてもよいこの方法を、BMP−2ホモ ダイマーの生産に関して、特に実施例7に記載しである。
本発明のもう1つの態様は、これらの組み換え型へテロダイマーの発現に用いる DNA分子またはプラスミドベクターを提供する。これらのプラスミドベクター を、当業者に知られた方法および利用可能なエレメントを用いて構築してもよい 。一般的には、本発明方法に有用なベクターを得るためには、所望のBMPをコ ードしているDNAを、選択した宿主細胞に適する1個またはそれ以上の適当な 発現ベクター中に導入する。
哺乳動物細胞において有効ないかなる発現ベクターを用いても、哺乳動物細胞中 で本発明組み換え型へテロダイマーを生産させることができると現在考えられて いる。好ましくは、ベクターが、上記し、図示した選択BMPのDNA配列を含 んでおり、選択されたヘテロダイマーの構成成分をコードしているものとする。
別法として、上で参照した特許出願記載の、修飾配列を取り込んだベクターもま た本発明の具体例であり、ベクターの構築に有用である。
実施例1記載の特定のベクター以外に、当業者は、図1〜6の配列または図1〜 6のコード配列(配列番号、1.3.5.7.9および11)を含む他のDNA 配列、あるいは他の修飾配列およびpCD [オカヤマ(Okayama)ら、 モレキュラー・アンド・セルラー・バイオロン−第2巻・161〜170頁(1 982年)]ならびにpJL3、pJL4[ボッ(Gough)ら、エムボー・ ジャーナル(EMBOJ、 )第4巻、645〜653頁(1985年)コのご とき既知ベクターを用いることにより、哺乳動物発現ベクターを構築できる。コ ード領域の5°および3゛末端の非コードヌクレオチドを除去することにより、 BMPのDNA配列を修飾できる。
なくなった非コード領域を、発現に有益であることが知られている他の配列で置 き換えても、置き換えな(てもよい。上記の適当な宿主細胞中へのこれらのベク ターの形質転換により、所望のへテロダイマーを得ることができる。
当業者ならば、コード配列の横にある哺乳動物の調節配列を除去、あるいは例え ば酵母または昆虫の調節配列と置換することにより、図1〜6の配列を処理して 酵母または昆虫細胞による細胞内もしくは細胞外発現用ベクターを作ることがで きよう[昆虫細胞における発現については、例えば欧州特許出願第155,47 6号記載の方法を、酵母細胞における発現についてはPCT出願公開WO361 0O639号および欧州特許出願EPA123,289号記載の方法を参照]。
同様に、細菌の配列および好ましいコドンを、記載、例示した哺乳動物ベクター の代わりに用いて上記方法のBMPモノマーの生産に用いる適当な発現系を構築 してもよい。例えば、コード配列をさらに処理することができる(例えば、他の 既知リンカ−に連結、あるいはそこから非コード領域を除去、またはその中のヌ クレオチドを他の既知方法により変更)。ついで、ティー・タニグチ(T。
Taniguchi)ら、プロシーデインダス・オフ・ナショナル・アカデミ− ・オフ・サイエンシズ・ニーニスエイ(Proc、 Natl、^cad、 S ci、 LIS^)第77巻:5230〜5233頁(1980年)記載のごと き方法を用いて、修飾されたBMPコード配列を既知ベクター中に挿入できる。
ついで、典型的な細菌ベクターで細菌宿主細胞を形質転換させ、そのことにより BMPヘテロダイマーを発現させる。典型的な微生物用(例えば細菌用)発現ベ クターを後記実施例7に記載する。
本発明方法に有用な他のベクターが、単一の転写単位中に複数の遺伝子を含んで いてもよい。例えば、提案されたプラスミドp7E2Dが、BMP−7遺伝子、 そのうしろにEMCリーダー配列、そのうしろにBMP−2遺伝子、そのうしろ にDHFRマーカー遺伝子を含んでいてもよい。別の例はプラスミドp7E2E Dであり、これはBMP−7遺伝子、EMCリーダー、BMP−2遺伝子、もう 1つのEMCリーダー配列およびDHFRマーカー遺伝子を含んでいる。別法と して、ベクターが、1個以上の転写単位を含んでいてもよい。−例として、プラ スミドI)2ED7EDは、BMP−2に関する転写単位およびBMP−7に関 する別の転写単位、すなわちBMP−2−EMC−DHFRおよびBMP−7− EMC−DHFRを含んでいる。別法として、プラスミド上の個々の転写単位が 異なるマーカー遺伝子を含んでいてもよい。例えば、プラスミドp2EN7ED は、BMP−2−EMC−NeoおよびBMP−7−EMC−DHFRを含んで いる。
さらにまた、ベクターが、選択宿主細胞における複製およびBMP発現を支配で きる適当な発現調節配列を含んでいる。かかるベクターにとり有用な調節配列は 当業者に知られており、選択宿主細胞に応じて選択できる。かかる選択はよく行 われることであって、本発明の一部ではない。同様に、ベクターが、1種または それ以上の選択マーカー(例えば抗生物質耐性遺伝子、NeoまたはDHFRお よびADAのような選択可能なマーカーのごときもの)を含んでいてもよい。
目下好ましいマーカーはDHFRである。これらの遺伝子は当業者により選択さ れうる。
上記方法のうちの1つによりベクターが発現しまた場合、本発明へテロダイマー を、種々のアッセイおよび方法により同定し、特徴づけることができる。ヘテロ ダイマーを形成している個々のBMPに対する抗体による共沈(免疫沈降)アッ セイを行ってもよい。一般的には、例えば、選択BMP、そのフラグメントまた は合成りMPペプチドを抗原として、慣用的手段により、この用途の抗体を得る 。
一般的に、アッセイに使用する抗体は、古典的方法によりウサギに注射された個 々のBMPペプチドまたは蛋白から作られる。このアッセイを慣用的に行い、ヘ テロダイマーの両方のBMP構成成分に対する抗体により沈澱するヘテロダイマ ーの同定を行う。対照的に、当該ヘテロダイマー生産法において得られるすべて のホモダイマーに対しては、2種の抗体のうちの1種のみが沈澱を生じる。
特徴づけのためのもう1つのアッセイは、沈澱を生じる抗体、プローブとなる抗 体および検出用抗体を用いるウェスタンアッセイである。ダイマーを沈澱させる BMPのうちの1つに対する抗体を用い、ウェスタン分析用の還元5DS−PA GE上でこのアッセイを慣用的に行ってもよい。2つ目のBMPに対する抗体を 用いてウェスタンゲル上のヘテロダイマーに関する沈澱を捜し当てる。ついで、 セイヨウワサビ・ペルオキシダーゼ(HRP)で標識したヤギ・抗ウサギ抗体の ごとき検出用抗体を適用し、ヘテロダイマーの構成成分のサブユニットの1つの 存在を明らかにする。
最終的には、ヘテロダイマーの比活性を、実施例6記載のごと(定量してもよい 。簡単に説明すると、個々のBMPホモダイマーおよびヘテロダイマーの試料中 の個々のBMP量を、ウェスタンプロット分析またはパルスラベリングおよび5 DS−PAGE分析により定量する。詳細には実施例8記載のごとく、W20活 性も測定する。相対的な比活性を次式により計算してもよい:W20アルカリホ スファターゼ活性/ウェスタンプロットまたはフルオログラフィーによるBMP 量。−例として、この式をBMP−2/7ヘテロダイマーに用い、該ヘテロダイ マーが、見掛は上BMP−2ホモダイマーよりも5ないし50倍高い比活性を有 することが示された。
本発明へテロダイマーが、種々の治療上および医薬上の用途(例えば、傷の治療 用、組織の修復用の組成物中に用いられ、また個々のBMPの用途について指示 された同様の組成物中に用いられる)を有していてもよい。個々のBMPに優る ヘテロダイマーの増大した能力により、単一のBMPのみを含有する組成物の用 量と比較すると、ヘテロダイマー含有組成物の患者に投与すべき用量は少量でよ い。本発明のヘテロダイマー蛋白は、骨が正常に成長しない環境下における軟骨 および/または骨の成長を誘導し、ヒトや他の動物の骨折および軟骨欠損の治療 に適用できる。本発明へテロダイマー蛋白を用いるかかる調製物には、解放骨折 のみならず閉鎖骨折の減少おける、また人工関節の良い状態での固定における用 途がある。骨形成剤により誘導される骨のデノボ合或は、先天性の、または外傷 による、あるいは腫瘍切除による頭蓋と顔の欠損の修復に貢献し、また美容整形 術にも有用である。
本発明のへテロダイマー蛋白を、歯周病およびその他の歯の修復法に用いてもよ い。かかる薬剤は、骨形成細胞を引き寄せ、骨形成細胞の成長を刺激し、あるい は骨形成細胞の前駆細胞の分化を誘導する。また本発明のヘテロダイマーポキベ ブチドは、骨粗鬆症の治療にも有用である。種々の骨形成性、軟骨誘導性、およ び骨誘導性因子が記載されている。それらを議論するには、例えば、欧州特許出 願筒148.155号および第169,016号参照。
本発明蛋白を、傷の治療および関連組織の修復に用いてもよい。傷のタイプは、 熱傷、切り傷および潰瘍を含むが、これらに限定しない(PCT公開WO341 01106号参照、傷の治療および関連組織の修復について議論するために、出 典明示により本明細書の一部とする)。
さらに、本発明蛋白は、神経の生存率を増加させることができるので、移植およ び神経の生存率の低下を示す症状の治療に有用である。
それゆえ本発明へテロダイマーの有用性の見地からすると、本発明のさらなる態 様は、骨折および軟骨および/または骨の欠損あるいは歯周病に関連した他の症 状の治療法および治療組成物である。さらに、本発明は、傷の治療および組織修 復の赳めの治療法ならびに組成物からなる。かかる組成物は、医薬上許容される 賦形剤、担体またはマトリックスとの混合物となっている治療上有効量の本発明 ヘテロダイマー蛋白からなる。pH1等張性、安定性等についての正当性を有す るかかる生理学上許容される蛋白組成物は、当該分野の技術的範囲内に属する。
本発明の蛋白が、他の関連蛋白および成長因子と共同して作用することが予想さ れる。それゆえ、本発明治療法および組成物は、治療に用いる量の少なくとも1 種の他のBMP蛋白(共有かつ同時出願の前記米国特許出願に開示)と−緒に治 療に用いる量のヘテロダイマー蛋白からなる。かかる混合物は、個々のBMP蛋 白分子または本発明の他のへテロ分子からなっていてもよい。
さらなる組成物において、本発明ヘテロダイマー蛋白が、骨および/または軟骨 欠損、傷または問題となる組織の治療に有益な他の薬剤と混合されていてもよい 。これらの薬剤には、上皮成長因子(EGF) 、血小板由来成長因子(PDG F)、腫瘍成長因子(TGF−αおよびTGF−β)およびインスリン様成長因 子(IGF)のごとき種々の成長因子が包含される。
BMP蛋白は種特異性を欠くので、該治療組成物は、目下、獣医用にも価値があ る。詳細には、ヒトの他に家畜およびサラブレッド馬が、本発明ヘテロダイマー 蛋白でかかる治療をする対象として望ましい。
該治療方法は、移植片または器具による該組成物の局所的、全身的あるいは局部 的投与を包含する。投与の際には、本発明で使用する該治療用組成物は、勿論、 発熱原がな(生理学的に許容される形態である。さらに、該組成物を、望ましく は、カプセルに入れるか、または粘性のある形態として注入して骨、軟骨あるい は組織損傷部位に到達させる。局所的投与は傷の治療および組織修復に適するで あろう。本発明ヘテロダイマー蛋白以外の治療上有用な薬剤を、所望により上記 組成物に含有させてもよ(、本発明方法において、別法としであるいは付加的に 該BMP組成物とともに同時または連続的に投与してもよい。好ましくは、骨お よび/または軟骨形成のためには、該組成物が、骨および/または軟骨損傷部位 にヘテロダイマー蛋白含有組成物を送達し、骨および軟骨の成長に適した構造を 提供し、最適に体内に再吸収されるマトリックスを含有するものとする。かかる マトリックスを、他の体内移植用外用薬に直ちに使用できる材料形態としてもよ い。
マトリックス材料の選択を、生体適合性、生分解性、機械的特性、美容的外観お よび界面特性に基づいて行う。ヘテロダイマー含有組成物の特殊な応用は。
適当な処方を決定するであろう。当該組成物に都合のよいマトリックスは、生分 解性であり化学的に性質の分かっている硫酸カルシウム、りん酸三カルシウム、 ヒドロキシアパタイト、ポリ乳酸およびポリ無水物である。他の都合のよい材料 は、骨または皮膚コラーゲンのごとき生分解性であり生物学的に性質のよく分か っているものである。さらに、マトリックスは純粋な蛋白または細胞外マトリッ クス成分からなる。他の都合のよいマトリックスは、焼結ヒドロキシアパタイト 、バイオグラス、アルミン酸塩あるいは他のセラミックスのごとき非生分解性で あり化学的に性質の分かっているものである。マトリックスが、ポリ乳酸および ヒドロキシアパタイト、またはコラーゲンおよびりん酸三カルシウムのごとき上 述したいずれかの形態の材料の混合物からなっていてもよい。カルシウム−アル ミン酸塩−りん酸中のごとき組成物中においてバイオセラミックスを変更し、孔 のサイズ、粒子のサイズ、粒子の形態および生分解性を変化させてもよい。
150ないし800ミクロンの範囲の直径の多孔性粒子に形態の乳酸およびグリ コール酸の50:50(重量モル)のコポリマーが、本発明に好ましい。ある適 用法においては、カルボキノメチルセルロースまたは自己由来の血餅のごとき放 散防止剤を用いてBMP組成物がマトリックスから解離するのを防止するのが便 利である。
担当医師は、ヘテロダイマー蛋白の作用を調節する種々の因子、例えば、形成さ れることが望まれる骨の重量、骨の損傷部位、損傷した骨の状態、傷の大きさ、 損傷組織の形態、患者の年令、性別、食事、何等かの感染症の重篤性、投薬期間 および他の医療上の因子を考慮したうえで、ヘテロダイマー蛋白含有組成物の投 薬規則を決定する。再構成に使用するマトリックスの形態およびヘテロダイマー 中のBMP蛋白、医薬組成物中の何等かの付加的なりMPまたは他の蛋白によっ ても薬用量を変更しつる。例えばIGF−1(インシュリン様成長因子I)のご とき他の知られた成長因子の最終組成物への添加もまた、薬用量に影響しうる。
骨の成長および/または修復を、例えば、X線、組織形態的分析およびテトラサ イクリン標識のごとき定期的な分析により、経過をモニターする。
以下の実施例は、本発明の説明であって、その範囲を限定するものではない。
実施例1−BMPベクターの構築および細胞系A、BMP−2ベクター 哺乳動物の発現ベクターpMT2 CXMは、p91023 [ウォング(lo ng)ら、サイエンス(Science)第228巻:810〜815頁(19 85年)]の誘導体であるが、前者は、テトラサイクリン耐性遺伝子(Tet) の代わりにアンピシリン耐性遺伝子(Amp)を含んでおり、さらにcDNAク ローン挿入用にXho1部位を有していることで後者と異なる。pMT2 CX Mの機能的エレメントが記載されており[アイール・ジエイ・カウフマン(R, J、 Kaufman) 、ブロシーデインダス・オフ・ナショナル・アカデミ −・オフ・サイエンシズ・ニーニスエイ(Proc、 Natl、^cad、  Sci、 USA)第82巻:689−693頁(1985年)参照]、アデノ ウィルスVA遺伝子、72bpのエンハンサ−を含むSV40複製開始点、5° スプライソング部位を有するアデノウィルス大後期プロモーター、およびアデノ ウィルス後期mRNA上に存在するアデノウィルス三分節リーダー配列の大部分 、3゛スプライシング受容部位、DHFR挿入遺伝子、SV40初期ポリアデニ ル化部位(SV40)、ならびにイー・コリ中で増殖するのに必要なpBR3’ 22配列を含んでいる。
pMT2−VWF (米国メリーランド州ロックビルのアメリカン・タイプ・カ ルチャー・コレクション(ATCC)に、受託番号ATCC67122のもと寄 託された)を、EcoRI消化により切形し、pMT2−VWF中に存在してい たcDNA挿入部位を切除し、線形のpMT2を得る。プラスミドpMT2を連 結し、イー・コリHBIOIまたはDH−5をアンピシリン耐性に形質転換させ るのに用いることができる。プラスミドpMT2DNAを慣用的方法で調製する ことができる。
ついで、プラスミドpMT2 CXMを、ループアウト/イン変異法[モリナガ (Morinaga)ら、バイオテクノロジー(Biotechnology) 第84巻二636頁(1984年)]を用いて構築する。これにより、SV40 複製開始点およびpMT2のエンハンサ−配列の近くのHindIII部位に対 して1075ないし1145番目の塩基を除去する。さらに、以下の配列:5’ PO4−CATGGGCAGCTCGAG−3° (配列番号:15)を114 5番目のヌクレオチド部位に挿入する。この配列は、制限エンドヌクレアーゼX hol認識部位を含んでいる。pMT23と命名したpMT2誘導体は、制限エ ンドヌクレアーゼPs t L EcoRISSa I IおよびXhol認識 部位を含んでいる。全長にわたるBMP−2cDNA (図1)(配列番号=1 )を、EcoRI消化によりλGT10ベクターから切除し、これをpSP65  [ウィスコンシン州マデイソンのプロメガ・バイオチク(Promega B iotech)社製]中に両方向にサブクローン化し、pBMP−2#39−3 またはpBMP−2139−4を得る。
BMP−2cDNAの非翻訳領域の大部分を以下の方法により除去する。BMP −2cDNAを含むpSP65プラスミドを5allで消化し、再連結すること により、アダプター中の5#11部位(はじめのcDNAクローニングの時から 存在)およびイニンエータ−ATGから7塩基対上流の5#11部位との間で、 5°側の配列を除去する。3°側の非翻訳部位を、オリゴヌクレオチド:5°G AGGGTTGTGGGTGTCGC工ΔGTGAGTCGACTACA終止  5alI GCAAAATT3’ (配列番号・16)を用いるヘテロ二重鎖変異法を用い て除去する。該配列は、BMP−2cDNAの末端3°コード領域とそれにすぐ に続<5all認識部位を含む。該配列は、終止(TAG)コドンの次に5#1 1部位を有する。
このクローンの5ailフラグメントを、発現ベクターpMT23中にサブクロ ーン化し、pMT23−BMP2ΔUTを得る。配列Ps t I−EcoRI  −3all−BMP−2cDNA−Sail−EcoRI−XhoI中のBM P−2コード領域に制限酵素切断部位が隣接している。
発現プラスミドpED4 [カウフマンら、ヌクレイツク・アシツズ・リサーチ (Nucl、^cids Res、 )第19巻:4485〜4490頁(19 91年)]を、EcoRIで消化し、子ウシ・腸ホスファターゼで処理すること により線形にする。EcoRIで消化することにより、BMP−2cDNA遺伝 子をpMT23−BMP2ΔUTから切除し、1.0%低融点アガロースゲルに よる電気泳動により1.2kbのフラグメントを回収する。線形にたったpED 4ベクターとEcoRI BMP−2フラグメントとを連結し、BMP−2発現 プラスミドルBMP2Δ−EMCを得た。
もう1つのベクターpBMP−2Δ−ENは、慣用的方法によりDHPR遺伝子 がTn5トランスポゾン由来のネオマイシン耐性遺伝子で置き換えられているこ と以外は、ベクターpBMP2Δ−EMCに含まれるのと同じ配列を含んでいる 。
B、BMP4ベクター 3゛非翻訳領域が除去されたBMP−4cDNA (図2(配列番号:3)に示 す)を、変異原オリゴヌクレオチド。
5″GGATGTGGGTGCCGCTGACTCTAGAGTCGACG終止 を用いるヘテロ二重鎖変異法により調製する。これによりBMP−4cDNAの 翻訳終結コドンに対する3°側のすべての配列が除去され、この終結コドンとベ クターのポリリンカー配列が並ぶ。このステップを5P65ベクター[プロメガ ・バイオチク社製]において行うが、前記BMP2ベクターと同様にBMP−4 cDNAを含んでいるpMT2誘導体において行ってもよい。制限エンドヌクレ アーゼBsmI (BMP−4cDNAの8番目のコドンを開裂する)を用いて 5゛非翻訳領域を切除する。
はじめの8つのコドンの再構築を、以下のオリゴヌクレオチド:EcoRI イ ニシェーク−Bsml 5’AATTCACCΔ工GATTCCTGGTAACCGAATGCT3’( 配列番号=18) および 3’GTGGTACTAAGGACCATTGGCTTAC5′(配列番号:1 9) を連結することによって行う。これらのオリゴヌクレオチドは、Bsm1で切断 されたBMP−4cDNAに連結可能なりsml相補的粘着末端を有する二重鎖 を形成する。また該二重鎖は、EcoRIで切断されたベクターpMT2に連結 可能なEcoRI相補的粘着末端を有している。よって、5゛および3′非翻訳 領域が除去されているが全コード配列を保持しているBMP−4に対するcDN Aが、約1.2kbのEcoRI制限フラグメント中に含まれる。
このBMP−4配列を含むpMT2 CXMプラスミドをpXMBMP−4ΔU Tと命名する。これをEcoRIで消化して該ベクター由来の挿入フラグメント を含むBMP−4cDNAを遊離させる。この挿入フラグメントを、哺乳動物の 発現ベクターpED4のEcoR1部位中にサブクローン化する。
C,BMP−5ベクター 図5(配列番号=9)の#699ないし#2070のヌクレオチド由来の配列を 含むBMP−5cDNA配列を、以下のごとく特異的に増幅する。オリゴヌクレ オチドCGACCTGCAGCCACCATGCATCTGACTGTA (配 列番号:20)およびTGCCTGCAGTTTAATATTAGTGGCAG C(配列番号=21)をプライマーとして用いてλ−ZAPクローンU2−16 [ATCC#68109コのBMP−5挿入フラグメント由来の#699ないし #2070のヌクレオチド配列(図5)を増幅する。この方法により、ヌクレオ チド#69917)すぐ前二ヌクレオチド配列CGACCTGCAGCCACC (R列番号=22)が、そしてヌクレオチド#2070のすぐ後にヌクレオチド 配列CTGCAGGCAが導入される。これらの配列の付加により、増幅された DNAフラグメントの両方の末端にPstl制限エンドヌクレアーゼ部位かでき る。
この方法で得られた増幅DNA産物を、制限エンドヌクレアーゼPstIで消化 し、pMT2の誘導体であるpMT21[カウフマン、ヌクレイツク・アシッズ ・リサーチ第19巻:4485〜4490頁(1991年)]のPst1部位中 にサブクローン化する。得られたクローンを8515/pMTと命名する。
H515/pMTの挿入フラグメントをPstl消化で切除し、プラスミドベク ターpsP65 (プロメガ・バイオチク社製)のPst1部位中にサブクロー ン化し、プラスミドBMP5/SP6を得る。BMP5/sp6およびU2−1 6を制限エンドヌクレアーゼN5iIおよびNdeIで消化してそれらの挿入フ ラグメントの一部(図5の#704から#1876のヌクレオチドに対応)を切 除する。得られた1173個のヌクレオチドからなるクローンU12−16のN 5iI−NdeIフラグメントを、BMP5/SP6のN5il−Nde1部位 (ここから対応する1173個のヌクレオチドからなるN5il−Ndelフラ グメントが除去された)中に連結する。得られたクローンをBMP5mix/5 P65と命名する。
BMP5mi x/5P65の直接DNA配列分析を行って、増幅により得られ たヌクレオチド配列の図5に示す配列に対する同一性を確認する。クローンBM P5mix/5P65を制限エンドヌク゛レアーゼPstIで消化し、図5のヌ クレオチド#699から#2070および上記Pstl認識部位を含むさらなる 配列からなる挿入フラグメントを切除する。得られた1382個のヌクレオチド からなるPstlフラグメントを、pMT2誘導体であるpMT21のPst1 部位中にサブクローン化する。このクローンをBMP5mi x/pMT21# 2と命名する。
また、同じフラグメントをpED4のPstI部位中にサブクローン化してBM P5mix−EMC−11と命名されるベクターを得る。
D、BMP−6ベクター 図4(配列番号、7)のヌクレオチド#160から#1706のヌクレオチド配 列からなるBMP−6cDNA配列を、当業者に知られた一連の方法により得る 。クローンBMP6C35[ATCC68245]を制限エンドヌクレアーゼA palおよびTaqIで消化し、1476個のヌクレオチドからなる挿入フラグ メントの一部(図4のヌクレオチド#231から#1703からなる)を切除す る。1476個のヌクレオチドからなるBMP−6cDNA配列のApaI−T aqIフラグメントには含まれていない#160から#230および#1704 から#1706に対応するヌクレオチドに置き換わるように5all制限工ンド ヌクレアーゼ部位コンバーターを伴う合成ヌクレオチを設計する。
なくなった配列 5 ’ (TCGACCCACCATGCCGGGGCTGGGGCGGAGG GCGCAGTGGCTGTGCTGGTGGTGGGGGCTGTGCTGC AGCTGCTGCGGGCC(配列番号:2−3)およびCGCAGCAGC TGCACAGCAGCCCCCACCACCAGCACAGCCACTGCG CCCTCCGCCCCAGCCCCGにCATGGTGGG) (配列番号: 24)およびj 3/ (TCGACTGGTTT(配列番号:25)ならびに CGAAACCAG (配列番号+26))に置き換わると考えられるオリゴヌ クレオチド/5alIコンバーターを互いにアニーリングする。ついでアニリン グした5′および3゛コンバーターを、上記1476個のヌクレオチドからなる ApaI−Taqlに連結し、図4の#16゜から#1706のヌクレオチド配 列および両方の末端に5all制限工ンドヌクレアーゼ部位を生じるように工夫 された付加的な配列からなる1563個のヌクレオチドからなるフラグメントを 得る。得られた1563個のヌクレオチドからなるフラグメントを、pSP64 [ウィスコンシン州マディソンのプロメガ・バイオチク社製]の5all部位中 にサブクローン化する。このクローンをBMP6/5P64#15と命名する。
BMP6/5P64#15のDNA分析を行い、コンバーターにより置き換わっ た図4に示す配列に対する5′および3°配列の同一性を確認する。BMP6/ 5P64#15の挿入フラグメントを制限エンドヌクレアーゼ5alIで消化す ることにより切除する。得られた1563個のヌクレオチドからなる5alIフ ラグメントを、pMT21のXhol制限エンドヌクレアーゼ部位中にサブクロ ーン化し、BMP6/l)MT21と命名する。
該プラスミドをPstIで消化し、pED4のPst1部位を以下のコンバータ ーヌクレオチド: 5’−TCGACAGGCTCGCCTGCA−3’ (配列番号+27)オ、 J−び3’−GTCCGAGCGG−5° (配列番号:28)に連結すること により、5all部位に変換する。上記1563個のヌクレオチドからなる5a llフラグメントもpED4ベクターの5all部位中にサブクローン化し、発 現ベクターBMP6/EMCを得る。
E、BMP−7ベクター 図3(配列番号 5)のヌクレオチド#97から#1402のヌクレオチド配列 配列からなるBMP−7配列を以下のようにして特異的に増幅する。オリゴヌク レオチドCAGGTCGACCCACCATGCACGTGCGCTCA (配 列番号 29)およびTCTGTcGAccTcGGAGGAGcTAGTGG C(配列番号 30)をプライマーとして用いてクローンPEH7−9[ATC C#68182]の挿入フラグメント由来の図3の#97がら#1402のヌク レオチド配列を増幅する。この方法により、ヌクレオチド#97のすぐ前に配列 CAGGTCGACCCACC,+しテヌクレオチド#1402のすぐ後にヌク レオチド配列GTCGACAGAの挿入フラグメントを生じる。これらの配列の 付加により、増幅されたDNAフラグメントの各末端に5alI制限工ンドヌク レアーゼ認識部位を生じる。この方法で得られた増幅DNA産物を制限エンドヌ クレアーゼ5ailで消化し、プラスミドベクターpSP64 [ライスコンシ ン州マディンンのプロメガ・バイオチク社製]の5iI1部位にサブクローン化 し、BMP 7/S P 6 # 2を得る。
クローンBMP7/SP6#2およびPEH7−9を制限エンドヌクレアーゼN co1および5tulで消化して、図3のヌクレオチド#363から#1o81 に対応する挿入フラグメント部分を切除する。得られた719ヌクレオチドから なるPEH7−9のNcoI−3tulフラグメントを、BMP 7/S P  6 #2(これより719ヌクレオチドからなるヌクレオチドフラグメントが除 去されている)のNcoI−8tul部位中に連結する。得られたクローンをB MP 7m i x / S P 6と命名する。
BMP7mi x/SP6の直接DNA配列決定により、その3゛領域の、図3 の#1082から#1402のヌクレオチド配列に対する同一性が確認されるが 、5′領域には1個の異なるヌクレオチドが含まれている。
PEH7−9を鋳型として用いるヌクレオチド配列(図3の#97がら#140 2)の増幅を上記のごと(繰り返す。この方法で得られた増幅DNA産物を制限 エンドヌクレアーゼ5ailおよびPstlで消化する。この消化により、図3 のヌクレオチド#97から#833および前記5ail制限工ンドヌクレアーゼ 認識部位を作るのに用いた5゛側のプライマーオリゴヌクレオチドの付加的配列 からなる747個のヌクレオチドからなるフラグメントが切形される。この74 7個のヌクレオチドからなるSa 1I−Ps t Iフラグメントを、5al l−PstI消化したpSP65 [ウィスコンシン州マディソンのプロメガ・ バイオチク社製]ベクター中にサブクローン化し、5’ BMP 7/S P  65を得る。DNA配列決定により、5’ BMP 7/S P 65 # 1 の挿入部位が図3のヌクレオチド#97から#362と同じ配列からなることが 示される。
クローンBMP7mix/SP6および5’ BMP 7/S P 65を制限 エンドヌクレアーゼ5a11およびNcolで消化する。図3のヌクレオチド# 363から#1402のヌクレオチドからなる得られたBMP7mix/SP6 の3゜NcoI−3ailフラグメントと、図3のヌクレオチド#97から#3 62からなるBMP7.’5P65の5°5ail−Ncolフラグメントとを Ncol制限部位で連結して1317個のヌクレオチドフラグメント(図3のヌ クレオチド#97から#1402からなる1317個のヌクレオチドフラグメン トおよびこのフラグメント(1317個のヌクレオチドフラグメント)の両末端 に5all制限工ンドヌクレアーゼ部位を作るための5゛および3′オリゴヌク レオチドブライマー由来の付加的配列からなる)を得る。
この1317個のヌクレオチドからなる5ailフラグメントを、pMT2由来 のpM72cIa−2のSci1部位中に連結する。pMT21をEcoRVお よびXhoIで消化し、この消化したDNAをDNAポリメラーゼのフレノウフ ラグメントで処理し、ついでCoalリンカ−(ネビオ・ラブダ(NEBio  Labs)社製、CATCGATG)を連結することにより、pM72cIa− 2を構築する。これにより、SV40複製開始点近傍のHjndIII部位から 始まる2171から2420番目の塩基およびpMT2のエンハンサ−配列が除 去され、唯一のC]aI部位が導入されるが、アデノウィルスのVAI遺伝子は そのまま残る。
かくしてpMT2c]a−2が得られる。このクローンをBMP−7−pMT2 と命名する。
BMP−7−pMT2の挿入フラグメントを、制限エンドヌクレアーゼ5alI で消化することにより切除する。得られた1317個のヌクレオチドからなる5 alIフラグメントをpMT21のXhol制限エンドヌクレアーゼ部位中にサ ブクローン化してクローンBMP−7/pMT21を得る。この5ailフラグ メントもpED4ベクター(上記のごと<Pst1部位を5a11部位に変換し である)のSci1部位中にサブクローン化し、pBMP7/EMC#4を得る 。
現在のところ、哺乳動物のBMP−8ベクターは構築されていない。しかしなが ら、図6(配列番号、11)の配列を用いれば、他のBMPについて上記したも のと同様なベクターを容易に構築できると考えられる。実施例7に詳述したBM P−2ベクターと同様な細菌の発現ベクターを、図6のアミノ酸#284の前に Metを導入することにより構築してもよい。このBMP−8配列を、BMP− 2配列の代わりにベクターpALBP2−781中に挿入する。実施例7参照。
G、アデノシンデアミナーゼ(Ada)マーカーを有するBMPベクターBMP 遺伝子をベクターpMT3SV2Ada [アール・ジェイ・カウフマン。
メソッズ・イン・エンザイモロジ−(Meth、 Enz、 )第185巻:5 37〜566頁(1990年)コ中に挿入して、BMP cDNA遺伝子および 選択マーカー(Ada)それぞれの転写単位を含む発現プラスミドを得る。pM T3SV2Adaは、哺乳動物細胞における遺伝子(例えばBMP)の挿入およ び発現に使用可能なPstI、EcoRI、Sa l IおよびXbal認識部 位を有するポリリンカーを含んでいる。さらに、該ベクターは、哺乳動物細胞に おける主要かつ増幅可能なマーカーとして役立つAdaをコードしている2番目 の転写単位を有している。
BMP−5、BMP−6、BMP−7それぞれの発現ベクターを構築するために 、同一の一般的方法を用いる。BMP−’5(図5)、6(図4)または7(図 3)に対する遺伝子を、pED4ベクターについて本質的に前記したポリリンカ ー中に挿入する。これらのベクターを、CHODUKX細胞中へのトランスフェ クション、ついで上記Adaマーカーを用いた選択および増幅[カウフマンら。
プロ/−ディンゲス・オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンシズ・ニ ーニスエイ(Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA)第83 巻・3136〜3140頁(1986年)]に用いることができる。各ベクター はDHFR遺伝子を含んでおらず、得られる形質転換細胞はDHFR陰性のまま であるので、DHFRと連結された異なるBMPを含む2番目のベクターでトラ ンスフェクションし、メトトレキセートで増幅することができる。
別法として、pMT3SV2Ada/BMPベクターを用いて、安定なCHO細 胞系(前もって異なるBMP遺伝子でトランスフェクションしである)をトラン スフェクションし、ついでDHFR/メトトレキセート系を用いて増幅すること ができる。ついで、得られた形質転換体をAda系を用いて増幅し、2種の異な るBMP遺伝子を同時発現し、DHFRおよびAdaマーカー双方を用いて増幅 される細胞系を得る。
H,BMP−発現哺乳動物細胞系 現在のところ、本発明の組み替え型ホモダイマーおよびヘテロダイマーの製造に 用いる最も望ましい細胞系は以下のものである。
上記ベクターを用いる慣用的な形質転換により、これらの細胞系を調製した。
BMP−2発現細胞系2EG5は、ベクターpBMP2de ] ta−EMC で安定に形質転換されたCHO細胞である。
BMP−4発現細胞系4E9は、ベクターpBMP4delta−EMCで安定 に形質転換されたCHO細胞である。
BMP−5発現細胞系5E10は、ベクターBMP5mix−EMC−11(増 幅レベルは2マイクロモラーのMXT)で安定に形質転換されたCHO細胞であ る。
BMP−6発現細胞系6HG8は、ベクターBMP6/EMCで安定に形質転換 されたCHO細胞である。
BMP−7発現細胞系7MB9は、ベクターBMP7/pMT21で安定に形質 転換されたCHO細胞である。
実施例2−BMPへテロダイマーの一時的発現以下の2つの異なる方法により、 実施例8のアッセイのスクリーニングのための一時的発現系における同時発現に よって本発明へテロダイマーを調製してもよい。
1番目の方法において、実施例1記載のpMT2由来およびEMC由来の発現プ ラスミドならびに同様にして誘導されたベクター(それぞれBMP−2からBM P−7および腫瘍増殖因子(TGFβ1)をコードしている)を構築した。すべ てのプラスミド対の組み合わせを等しい割合で混合し、DEAE−デキストラン 法[ソムペイラク(Sompayrac)およびダンナ(Danna) 、ブロ シーデインダス・オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンシズ・ニーニ スエイ第78巻ニア575〜7578頁(1981年);ルスマン(Luthm an)およびマグヌソン(Magnusson) 、ヌクレイツク・アシッズ・ リサーチ(Nucl、 Ac1ds Res、 )第11巻:1295〜130 8頁(1983年)コを用いるCHO細胞の同時トランスフェクションに用いた 。10%ウシ胎児血清、アデノシン、デオキシアデノシン、チミジン(各100 μg/mlLペニシリン/ストレプトマイシンおよびグルタミン(1mM)を添 加したアルファ最少必須培地(α−MEM)で細胞を増殖させる。
ヘパリン、スラミン、デキストラン硫酸のごとき化合物の増殖培地への添加は望 ましく、CHO細胞調整培地中に存在するBMP−2の量を増加させる。同様に 、BMP−5もかかる化合物に応答する。それゆえ、これらのBMP構成成分を 含むすべてのヘテロダイマーのためにこれらの化合物を添加することが考えられ る。他のBMPも、これらの化合物の効果に応答するかもしれず、その効果は、 成熟BMPと細胞表面との相互作用を抑制することであると考えられている。
翌日、100μg/mlヘパリン添加あるいは無添加新鮮培地を添加した。24 時間後、培養物を収穫した。いくつかの実験系において、トランスフェクション 後24〜48時間のヘパリン無添加培養物を集め、ついで同じプレートを用いて トランスフェクノコン後48〜72時間のヘパリン存在下での培養物を得た。
対照系は、BMP配列を欠く発現プラスミドを有する形質転換細胞、ただ1つの BMP配列を含むプラスミドを有する形質転換細胞、または単−BMP形質転換 細胞による培養物と異なるBMP形質転換細胞による培養物の混合物を含んでい る。
粗調整培地中に同時発現された(あるいは未精製の)ヘテロダイマーBMPを特 徴づけすることにより、以下の結果を得た。一時的に同時発現したBMPを、実 施例8記載のW20基質細胞に対するアルカリホスファターゼ活性に関してアッ セイした。
以下に示すように、BMP−2とBMP−5、BMP−6およびBMP−7との 同時発現、BMP−4とBMP−5、BMP−6およびBMP−7との同時発現 は、W20アッセイにおいて、個々のヘテロダイマーのみあるいはホモダイマー a合物のいずれよりも強いアルカリホスファターゼ誘導活性を示した。BMP− 2とBMP−7が同時発現した場合に最大活性が得られた。ヘテロダイマーBM P−215;BMP−2/6 :BMP−415、BMP−4/6およびBMP −4/7も活性が高かった。
調整培地 TGF−β BMP−7BMP−6BMP−5BMP−4BMP−3BMP−2 日MP−233240998953929BMP−3−−−−14− BMP−412115252224 調整培地+ヘパリン TGF−β BMP−7聞P−6BMP−5BMP−4BIIP−3BIJP− 2日MP−2884541321277077169BMP−3−−−−7− BMP−47119304137 単位:活性1単位は、lng/mlのrhBMP−2に相当する。
−、アッセイの検出限界以下の活性を示す。
ついで、CHO細胞の一時的トランスフェクションの間、種々の比率の発現プラ スミド(9:1.3;1.1:1.1:3.1:9)を用いてこれらのBMPの 組み合わせを発現させた。9:1ないし1・9の範囲のプラスミド数の比で、B MP−2を含むプラスミドとBMP−7を含むプラスミドとを用いてこの方法を 行い、個々のBMPのプラスミドが大体同数の場合に、W20アッセイにおいて 最大活性が得られた。単一のBMPを含むプラスミドでトランスフェクションし た宿主細胞と比較すると、BMP−2のBMP−7に対する比がそれぞれ3z1 ないし1:3の場合にもW20アッセイにおける活性が増大した。しかしながら 、これら後者の比較においては1:1の比よりも活性が低かった。
BMP−2およびBMP−7以外からなるヘテロダイマーに関する同様な比率が 当業者により決定されつる。例えば、BMP−2およびBMP−6間で形成され るヘテロダイマーに関する予備実験により、同時トランスフェクションに好まし い比率は3:1であることが示されている。この方法に関する好ましい比率の決 定は、当該分野の技術的範囲内である。
同時発現したBMPを一時的に得るための別法として、それぞれBMP−2、B MP−4、BMP−5、BMP−6およびBMP−7を発現する実施例1で確認 された安定なCHO細胞系を1日間間時培養し、ついで46.7%ポリエチレン グリコール(PEG)で融合させる。融合1日後、新鮮培地を添加し、24時間 後にW20アッセイ(実施例8に記載)用に収穫する。そのアッセイの結果は、 実質的に上記結果と同様であった。
それゆえ、BMP−5,6または7とともに同時発現したBMP−2または4と の組み合わせのすべては、いかなる単独BMPホモダイマーよりも高い活性を示 した。個々のBMPホモダイマーのみが発現される対照実験および収穫後混合さ れた調整培地においては、活性は常に個々のBMPの中間値であり、同時発現さ れたヘテロダイマーBMPは、個々に発現されたBMPホモダイマーの組み合わ せよりも高い活性を示すことがわかった。
実施例2の一時的な分析の結果に基づき、BMP−2およびBMP−7を同時発 現する安定な細胞系を作った。
好ましい安定な細胞系2E7E−10を以下のようにして得た。プラスミドDN A (pBMP−7−EMCおよびpBMP−2−EMCの1:1混合物、実施 例1に記載)を、エレクトロポーレーンコン[ノイマン(Neuman)ら、エ ムポー・ジャーナル第1巻=841〜845頁(1982年)]によりCHO細 胞中へトランスフェクションさせた。
2日後、細胞を、10%透析済みウシ胎児血清を含み、ヌクレオシド不含選択培 地に移した。10〜14日後にDHFRを発現するコロニーを数えた。各コロニ ーまたはコロニーのプールを培養し、標準的方法を用いて、各ヘテロダイマーB MP構成成分のRNAおよび蛋白の発現について分析し、ついでMTXを増加さ せた場合の増殖により、その増幅に関して選択を行った。好ましいクローン(2 E7Eと命名)の段階的選択を、MTX濃度0. 5μMまで行った。ついで得 られた細胞系を増殖させ、ヘテロダイマー2/7発現についてアッセイした。
かかる分析法には、構成成分のDNAの存在を検出するウェスタンプロット分析 、代謝的に標識された蛋白の定量および5DS−PAGE分析、ならびに部位の 異なるラット・骨形成アッセイを用いた軟骨および/または骨形成活性の分析( 実施例9)が包含される。現在のところ、好ましいクローン的に誘導された細胞 系は2E7E−10であると確認されている。この細胞系は、0.5μM MT X含有培地中にBMP−2/7ヘテロダイマー蛋白を分泌する。
CHO細胞系2E7E−10を、10%ウシ胎児血清を含むダルベツコの改変イ ーグル培地(Dalbecco’ s modified Eagle’ s  medium) (DMEM) / /’ムの(Ham’ s)栄養混合物F− 12の1 + 1 (v/v)混合培地中で増殖させる。細胞が80ないし10 0%集密的になった場合、培地を無血清DMEM/F−12に置換する。4日に わたり24時間おきに培養物を収穫する。蛋白生産および精製のために細胞を無 血清下で培養する。
同時発現細胞系2E7E−10が、最初は実施例2記載のBMP−2発現細胞系 2EG5よりも少量のBMP蛋白を生産するように見えるが、推定ヘテロダイマ ーの比活性が、少なくともBMP−ホモダイマーの5倍であることがわかる(実 施例6参照)。
別のヘテロダイマー生産細胞を構築するために、安定な細胞系7MB9 (前も ってpBMP−7−pMT2でトランスフェクションされ、BMP−7を発現す る)を用いる。7MB9を増幅し、DHFR/MTX系を用いて2μMメトトレ キセート耐性により選択する。安定な同時発現細胞系を得るために、BMP−2 およびTn5)ランスボゾン由来のネオマイシン耐性遺伝子を含む発現ベクター pBMP−2Δ−EN (EMC−Neo)で、細胞系7MB9をトラ:/ 7 .7 sクシコンする。得られた形質転換された安定細胞系を、G−418およ びMTX耐性に関して選択する。個々のクローンを拾い、前記したようにBMP 発現について分析する。
一時的同時発現により上昇した活性を示すBMPの他の組み合わせを同時発現す る安定な細胞系は、安定な発現においても同様に高い活性を示すことが予想され る。
B、BMP−2/6 実施例2の一時的アッセイの結果に基づいて、BMP−2およびBMP−6を同 時発現する安定な細胞系を作った。
好ましい細胞系12CO7を以下のようにして得たニブラスミドDNA (pB MP−6−EMCおよびpBMP−2−EMCの1:3混合物)を、エレクトロ ポーレーシコン[ノイマンら、エムボー・ジャーナル第1巻=841〜845頁 (1982年)コによりCHO細胞中にトランスフェクションさせた。
2日後、細胞を選択培地(10%透析済みウソ胎児血清含有、ヌクレオシド不含 )に移した。DHFRを発現するコロニーを10〜14日後に得た。個々のコロ ニーあるいはコロニーのプールを広げ、標準的方法を用いて個々のヘテロダイマ ーBMP構成成分のRNAおよび蛋白の発現を分析し、ついでMTX濃度を増加 させて増殖させることにより、増幅に関して選択した。MTX濃度2.0μMに 至るまで、好ましいクローン(12−Cと命名)の段階的選択を行った。ついで 細胞系を増殖させ、ヘテロダイマー2/6発現についてアッセイした。
かかるアッセイ方法には、構成成分のDNAの存在を検出するウェスタンプロッ ト分析、代謝的に標識された蛋白の定量および5DS−PAGE分析、ならびに 部位の異なるラット・骨形成アッセイを用いた軟骨および/または骨形成活性の 分析(実施例9)が包含される。現在のところ、好ましいクローン的に誘導され た細胞系は12CO7であると確認されている。この細胞系は、2.0μMMT X含有培地中にBMP−2/6ヘテロダイマー蛋白を分泌する。
CHO細胞系12CO7を、10%ウシ胎児血清を含むダルベツコの改変イーグ ル培地(Dalbecco’s modified Eagle’s medi um) (DMEM) /ハムの(Ham’ s)栄養混合物F−12の1 :  1 (V/V)混合培地中で増殖させる。細胞が80ないし100%集密的に なった場合、培地を無血清DMEM/F−12に置換する。4日にわたり24時 間おきに培養物を収穫する。蛋白生産および精製のために細胞を無血清下で培養 する。
同時発現細胞系12CO7が、最初は実施例2記載のBMP−2発現細胞系2E G5よりも少量のBMP蛋白を生産するように見えるが、推定へテロダイマーの 比活性が、少なくともBMP−ホモダイマーの3〜5倍であることがわかる(実 施例6参照)。
別のへテロダイマー生産細胞を構築するために、安定な細胞系2EG5 (前も ってpBMP−2−EMCでトランスフェクションされ、BMP−2を発現する )を用いる。2EG5を増幅し、DHFR/MTX系を用いて2μMTXメトト レキセート耐性により選択する。安定な同時発現細胞系を得るために、BMP− 6およびADA耐性遺伝子を含む発現ベクターpBMP−5−ada (ada デアミナーゼ)で、細胞系2EG5をトランスフェクションする。得られた形質 転換された安定細胞系を、DCFおよびMTX耐性に関して選択する。個々のク ローンを拾い、前記したようにBMP発現について分析する。
一時的同時発現により上昇した活性を示すBMPの他の組み合わせを同時発現す る安定な細胞系は、安定な発現においても同様に高い活性を示すことが予想され る。
実施例4−BMP2/7およびBMP2/6ヘテロダイマーの精製BMP−2/ 6ヘテロダイマーおよびBMP−2/7ヘテロダイマーに関するのと同じ精製法 を用いた。組換えによりBMPヘテロダイマー2/7または2/6を生産するよ うになった細胞系2E7E−10または12CO7を含む培養物を、付着または 懸濁いずれかの培養により得た。同時発現したBMPを小スケールの培養で得る たまに、付着培養物をローラーボトル中に接種し、10%透析済み熱失活ウシ胎 児血清[ペンフルバニア州デンバーのハズレトン(Hazleton)社製]含 有アルファ最少イーグル培地[α−MEM、ニューヨークのグランドアイランド (Grand l5land)のギブコ(Gibco)社製]中で集密的になる まで培養した。ついで培地を無血清、無アルブミン、低蛋白培地(ダルベツコの 改変イーグル培地およびハムのF−12培地の50:50混合物を基礎とし、所 望により100マイクログラム/mlのデキストラン硫酸を補足)に切り替えた 。4〜5日間毎日収穫してプールしておき、組み換え型蛋白の精製に用いた。
上記のごとくローラーボトル培養で得られた培養物を室温でゆっくりと融解し、 プールした。プールした培養物のpHを、IM Tris、pH8,0を用いて 8.0に合わせた。カラムにマドレックス・セルファイン・サルフェート(Ma trexCellfine 5ulfate) [アミコン社製]を入れ、50 mM Tris、pH8,0で平衡化した。
培養物の負荷が完了した後、カラムを50mM Tris、0.4M NaCl を含む緩衝液(pH8,0)で、280nmのベースラインが安定化するまで洗 浄した。ついでカラムを50mM Tris、pH8,0で洗浄して緩衝液から NaClを除去した。ついで樹脂を、50mM Tris、0.2M NaCl 、4M尿素(pH8,0)で、ピークが溶出するまで洗浄した。ついでカラムを 、50mM Tris、pH8,Oて洗浄して尿素を除去した。
ついで、結合したBMP−2/7またはBMP−2/6を、50mM Tris 、0.5M NaCl、0.5Mアルギニン(pH8,0)を用いて溶出した。
溶出液を1つに集め、所望ならばさらなる精製まで凍結してもよい。このセルフ ァイン・サルフェート溶出物を、14倍体積の6M尿素で希釈し、ついで試料の pHを6.0にした。ヒドロキシアパタイトーウシトロゲル(Hydroxya patite−Ultrogel) [アイビーエフ(IBF)社製]をカラム に注入し、80mMリン酸カリウム、6M尿素(pH6,0)で平衡化した。
試料負荷完了後、ベッド体積の10倍の平衡化緩衝液で洗浄した。結合している BMP−2/7あるいはBMP−2/6ヘテロダイマーは、ベッド体積の5倍の 100mMリン酸カリウム、6M尿素(pH7,4)で溶出された。この溶出物 を、ビダック(Vydac) C4逆相HPLCカラム(水−0,1%TFAで 平衡化)に直接負荷した。BMP−2/7あるいはBMP−2/6ヘテロダイマ ーを、水−0,1%トリフルオロ酢酸中30〜50%アセトニトリルのグラジェ ントで溶出した。BMP−含有フラクションを、還元剤の存在または不存在下の 5DS−PAGEにより確認した。ホモダイマ一対ヘテロダイマーに関するBM P−の同定を2次元PAGE (還元剤の存在または不存在下)により行った。
ヘテロダイマー含有フラクションのバンドは2個のスポットに減少し、ホモダイ マーのバンドは各BMP種の1個のスポットに減少した。BMP−2/6ヘテロ ダイマーサブユニツトを蛋白シーケネーターで分析した。以下の種のBMP−2 /6ヘテロダイマーが存在する二アミノ酸#283 Gin−Aha−Lysま たは#249 5er−Leu−Hisから始まるBMP−2サブユニツトに結 合した、アミノ酸#375 5er−Aha−8er−8erから始まるBMP −6サブユニツト。しかしより少量の他の種も存在しつる。
本発明のいかなる組み替え型BMPについても同一または実質的に同様な精製法 を用いることができると考えられる。本発明のBMP−2/7あるいはBMP− 2/6もしくは他のヘテロダイマーに関しては、ハイドロキシアバタイトーウル トロゲル力ラムが不要であるかもしれず、その場合、セルファイン・サルフェー ト溶出物を直接C1逆相HPLCカラムに負荷することにより精製スキームを変 更してもよい(ハイドロキンアパタイトーウルトロゲル力ラムを用いず)。
実施例5−蛋白の特徴づけ 35Sメチオニン標識後、同時発現細胞系から分泌される全蛋白をウェスタンプ ロット分析(例えばBMP−2およびBMP−7のへテロダイマーの両方のBM Pに対する抗体を用いる)により分析する。アルカリホスファターゼのアッセイ も一緒に行い、データによりヘテロダイマーの存在およびその比活性が示される 。
以下の詳細な説明は、BMP−2/7およびBMP−2/6ヘテロダイマーにつ いて集めたデーターに対するものである。しかしながら、同様の方法を本明細書 記載の他のヘテロダイマーに適用することにより、同様の結果が得られる。
A、”S−Met標識 BMP2Δ−EMCおよびBMP7Δ−EMC発現ベクターの同時トランスフェ クションにより誘導された細胞系に3IS−メチオニンを15分間パルスし、無 血清培地(ヘパリン存在または不存在)で6時間チェイスした。PAGEおよび フルオログラフィーにより、還元条件下で全分泌蛋白を分析した。その結果によ り、いくつかの細胞系がBMP−2およびBMP−7蛋白を分泌することが示さ れた。
アルカリホスファターゼ活性と同時発現した蛋白量との間には良い相関関係があ る。
いくつかの細胞系は、BMP−2のみを分泌する細胞系2EG5 (10μg/ mlのBMP−2を生産)よりも少量のBMP−2および7を分泌する。細胞系 2E7E−10(0,5mM MTXのレベルで増幅)は、細胞系2EG5と同 じレベルでBMP−2およびBMP−7を等しい割合で分泌する。細胞系2E7 E−10は、ある分析において600マイクログラム/mlのBMP−2ホモダ イマー活性に相当する量を生産する。
全標識蛋白を2次元非運元/還元ゲル系で分析してヘテロダイマーが生成してい るかどうかを確認した。予備実験結果により、BMP−2のみまたはBMP−7 のみを発現するいずれかの細胞系においては見られない独自のスポットがこのゲ ル中に存在することが示され、2/7ヘテロダイマーの存在が示唆された。精製 物質を用いた同じゲルは、2/7ヘテロダイマーの存在を示す同じ結果(ゲル上 の2つの特有のスポット)を示した。
組み換え型BMP−2/7の精製とは対照的に、BMP−2ホモダイマーはBM P−2/6調製物中には検出されなかった。しかしながら、有意な量のBMP− 6ホモダイマーが見られた。さらに、有意な量のN−末端アミノ酸が20個切除 されているBMP−6が見られた。細胞培養中、プロテアーゼインヒビターを添 加することにより、この種を除去できた。BMP−2/6は、C4逆相HPLC において、BMP−2/7よりも2ないし3フラクション遅れて溶出することが わかった。
主要なりMP−2/7ヘテロダイマ一種が、成熟BMP−2サブユニット[アミ ノ酸#283 (Gin) 〜#396 (Arg)]および]BMP−7成熟 サブユニット#293 (Ser) 〜#431 (His)]からなることが アミノ酸配列決定により示される。BMP−2/6ヘテロダイマーは、成熟BM P−2サブユニット(#283〜396)および成熟BMP−6サブユニツト[ #375(Set)〜#513 (His)コからなッテイル。
B、ウェスタンプロット分析と組み合わせた免疫沈降BMP−2のみ(2EG5 ) 、BMP−7のみ(7IS9)または2E7B−10同時発現細胞系による 調整培地を、BMP−2またはBMP−7抗体(いずれもウサギで得た慣用的な ポリクローナル抗体)いずれかとともに免疫沈降反応に付し、ついで抗BMP− 2または抗BMP−7抗体いずれかをプローブとするウェスタンプロットで分析 した。2/7ヘテロダイマーは沈澱し、ウェスタンプロットにおいてBMP−2 およびBMP−7両抗体と反応した。一方、いずれのBMPもそれ自身はその特 異的抗体と反応するが、相対する抗体とは反応しない。
抗BMP−7抗体W33[マサチューセッツ州ケンブリッジのジェネティクス・ インスティチュート、インク社製]により沈澱し、ウェスタンプロット上で抗B MP−2抗体W12またはWlo[ジェネティクス・インスティチュート、イン ク社製]と反応する、同時発現細胞系中の蛋白は、BMP−2またはBMP−7 のみを発現する細胞系には存在しないことがこの方法を用いて示された。この実 験により、この蛋白量がヘテロダイマー蛋白であることが示される。逆に、W1 2との沈澱およびWB2でのプローブにおいては同じ結果が得られた。
実施例6−へテロダイマーの比活性 A インビトロでのアッセイ 安定な細胞系2E7E−10と2EG5との、および12CO7と2EG5との 増殖培地中に分泌されるBMP−2/7またはBMP−2/6ヘテロダイマー、 およびBMP−2ホモダイマーそれぞれの比活性を以下のごと(測定した。
ウェスタンプロット分析またはPAGEおよびフルオロメトリーによる03メチ オニン標識細胞から分泌される蛋白を分析することにより、調整培地中のBMP 蛋白量を測定した。ついで、同じ細胞系によりW20細胞に対して生産されるア ルカリホスファターゼまたは骨カルシウム沈着誘導の活性を測定した。増殖培地 中に分泌された蛋白に対する活性の比からBMP比活性を計算した。
ある実験において、PAGEおよびフルオロメトリーによれば、2E7E−10 および2EG5は同程度の量の全BMP蛋白を分泌した。2E7E−10は2E G5の約50倍のアルカリホスファターゼ誘導活性を示し、該ヘテロダイマーの 比活性がそのホモダイマーの約50倍であることが示された。
別の実験において、2EG5により分泌されたBMP−2蛋白量は、2E7E− 10により分泌されたBMP−2/7よりも約50%多かった。しかしながら、 2E7E−10は、2EG5の約10倍の骨カルシウム沈着誘導活性を示した。
このタイプのいくつかの異なる実験から、BMP−2/7ヘテロダイマーの比活 性は、BMP−2ホモダイマーの5ないし50倍であると評価された。
図8および図9は、W20アルカリホスファターゼおよびBGP (骨Gla蛋 白、オステオカルシン)アッセイにおけるBMP−2およびBMP−2/7の活 性の比較である。BMP−2/7は比活性がBMP−2よりもずっと高い(図8 )。
図8かられかるように、W−20細胞において最大ホスファターゼ応答の50% を誘導するには約1.3 n g/m lのBMP−2/7で十分であった。ア ルカリホスファターゼ応答が極大化しないため、BMP−2の対応する値は計算 が困難である。しかし最大の半分の応答には30ng/m1以上が必要である。
よって、BMP−2/7は、W−20アツセイにおいて、BMP−2の20ない し30倍の比活性を有する。
図9かられかるように、この実験においてBMP−2/7は、BGP (骨Gl a蛋白、骨カルシウム沈着)生成において、BMP−2よりも効果的な刺激剤で あった。BMP−2/7でW−20−17細胞を4日間処理すると52ng/m lで最大BGP応答が得られ、11 n g/m Iで最大BGPの50%が誘 発される。対照的に、468ng/mlの蛋白を与えるまではBMP−2による BGP合成に対する最大刺激が見られなかった。W−20−17細胞によるBG P応答を誘発するのに必要なりMP−2/7の最少量は3.9 n g/m + であり、BMP−2所要量29ng/m+の約7分の1であった。これらの結果 は、BMP−2およびBMP−2/7について得られたW−20−17アルカリ ホスフアターゼアツセイにおいて得られたデータと矛盾しなかった。
予備分析により、BMP−2/6がインビトロにおいてBMP−2/7と同等の 比活性を有することが示される。W−20におけるBMP−2およびBMP−2 /6のアルカリホスファターゼ誘導能力を比較すると、図12に示すように、こ のアッセイ系においては、BMP−2/6はBMP−2よりも高い比活性を有し ている。このデータは、BMP−2およびBMP−2/6のインビボでのア・ソ セイにより得られた値とよく一致している。
B、インビボでのアッセイ (i)BMP−2/7 精製BMP−2/7およびBMP−2/7を、ラットの異なる部位における骨形 成アッセイにおいて試験した。一連の異なる量のBMP〜2/7またはBMP− 2を、3系並列してラットに移植した。5および10日後、移植物を取り出し、 骨または軟骨の存在について組織学的に試験した。新たに形成された軟骨および 骨の量についての組織学的スコアを表Aにまとめである。
表A 10 C1士士 士士± 222 11±B −−−−一−23311± 5.0 C2211±1 112 121B ±−1−−−,443232 25゜OC士±2 222 B 443 333 ラツトの異なる部位における軟骨および骨誘導アッセイに要したBMP−2/7 の量はBMP−2よりも少量である。組織学的には、BMP−2/7およびBM P−2により誘導された軟骨または骨の外観は同じである。
(ii) BMP−2/6 種々の量のそれぞれのBMPをラットの異なる部位に10日間移植することによ り、BMP−2/6のインビボ活性をBMP−2のそれと比較した。この実験結 果(表B1図13)により、BMP−2/7同様BMP−2/6もBMP−2に と比べてインビボ活性が上昇したことが示される。BMP−2/7、BMP−6 およびBMP−2/6の比活性を、蛋白をラットの異なる部位に1o日間移植し た後比較する。これらの実験結果を表Cおよび図14に示す。BMP−2/6は 、BMP−2/6またはBMP−6よりも、強力な骨形成誘導剤である。BMP −2/6で観察された骨形成は、等量のBMP−2/7で観察された結果と比肩 しうる。BMP−2/6移植物の外観は、BMP−2またはBMP−2/7含有 移植物の外観と全く同じである。
表B ラットの異なる部位でのアッセイにおけるBMP−2/6およびBMP−2移植 物の組織学的スコア(10日間移植) 5.0 C222122 B 233 222 25、OC111221 表C ラットの異なる部位でのアッセイにおけるBMP−2、BMP−6およびBMP −2/6移植物の組織学的スコア(10日間移植)1、OC−士± 211 1 11 B −士± 1±± 332 5.0 C221313士±I B 111 2±1 454 25゜OC士士士 士士士 士士士 B 545 445 453 欧州特許出願第433.255号の記載をわずかに改変した方法により、生物学 的に活性のあるホモダイマー形態のBMP−2をイー・コリ中で発現させた。
上記欧州特許出願中に開示されている他の方法を用いて本発明ヘテロダイマーを イー・コリから生産させてもよい。本発明ヘテロダイマーにこれらの方法を適用 することは、イー・コリから活性BMPヘテロダイマー蛋白を生産させることを BMP−遺伝子の成熟部分(配列番号 14)および以下に詳述する他の配列を 含んでいる発現プラスミドpALBP−781(図7)(配列番号 13)を構 築した。下記のごとく、このプラスミドにより、イー・コリ宿主株GI724に おいてBMP−2が全蛋白の5〜10にまで蓄積した。
プラスミドpALBP−781は以下の基本的特徴を有する。ヌクレオチド1〜 2060は、宿主イー・コリにおいて抗生物質アンピシリン耐性を付与するβ− ラクタマーゼ遺伝子を含むpUC−18由来の配列、およびcolE1由来の複 製開始点を含んでいる。ヌクレオチド2061〜2221は、3つのオペレータ ー配列OL1、OL2および○L3を有するバクテリオファージλの主要なレフ トワードプロモーター(leftward promotor) (pL )の DNA配列[サンガー(Sanger)ら、ジャーナル・オフ・モレキュラー・ バイオロジー(J、 Mo1. Biol、 )第162巻=729〜773頁 (1982年)]を含んでいる。オペレーターはλC1リプレッサー蛋白の結合 部位であり、その細胞内レベルはpLによる転写開始量を制御している。ヌクレ オチド2222〜2723は、サンガーら、ジャーナル・オフ・モレキュラー・ バイオロジー第162巻=729〜773頁(1982年)記載のバクテリオフ ァージλ由来のヌクレオチド35566ないし35472および38137ない し38361に由来する配列上に含まれる強力なりボゾーム結合配列を含んでい る。ヌクレオチド2724〜3133は、さらに62ヌクレオチドからなる3° −非翻訳配列を伴った成熟BMP−2をコードしているDNA配列を含んでいる 。
ヌクレオチド3134〜3149は、制限エンドヌクレアーゼ部位を有する「リ ンカ−J DNAを提供する。ヌクレオチド3150〜3218は、イー・コリ aspA遺伝子の転写終結配列[タカギ(Takagi)ら、ヌクレイツク・ア シッズ・リサーチ第13巻+2063〜2074頁(1985年)]に基づく転 写終結配列を提供する。ヌクレオチド3219〜3623はpUC−18由来の DNA配列である。
後記するように、イー・コリ宿主株を適当な条件下で培養した場合、pALBP 2−781により高レベル(全細胞蛋白の約10%)のBMP−2蛋白が生産さ れうる。
ダゲルト(Dagert)およびエールリッヒ(Ehrlich) 、ジーン( Gene)第6巻23頁(1979年)の方法により、pALBP2−781を イー・コリ宿主株G1724 (F、 1acea、 1acP”、ampc: ・1cID中に形質転換した。[形質転換されない宿主株イー・コリGI724 を、適用可能な法律および規則に従い、特許目的のだめに受託番号ATCC55 151の下、1991年1月31日に、メリーランド州ロックビルのバークロー ンドライブ12301のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託 した]形質転換株を、0,5%(W/V)グルコース、0.2%(W/V)カザ ミノ酸および100μg/m1アンピシリンを補足したM9培地[ミラー(Mi ller) 、 rエクスペリメンツ・イン・モレキュラ一番ジェネティクス( Experiments in Mo1ecular Genetj、cs)  J 、ニューヨークのコールド・スプリング・ハーバ−・ラボラトリ−(197 2年)コからなる1゜5%(W/V)寒天プレート上で選択した。GI724は 、ampCの位置の染色体中に安定に組み込まれた野生型λcIリプレッサー遺 伝子のコピーを含んでいる。この位置で該遺伝子はサルモネラ・ティフィムリウ ム(Salmonallatyphimurium)のtrpプロモータ/オペ レーター配列の支配を受ける。GI724において、λcl蛋白は、トリブトフ ァン不含培地中(最少培地または上記IMCのごときカザミノ酸を補足した最少 培地)で増殖している間のみ生産される。GI724の培地へのトリプトファン 添加により±rpプロモーターを抑制し、λc1合成のスイッチを切り、徐々に pLプロモーター(細胞中に存在するならば)からの転写誘導を引き起こす。
pALBP2−781で形質転換されたGI724を、As5o (550nm における吸光度)がO15になるまでIMC培地中で37℃で増殖させる。トリ プトファンを最終濃度100μg/mlになるよう添加し、さらに4時間培養し た。
この期間中、BMP−2蛋白が、細胞の全蛋白の約10%になるまで蓄積し、す べて「封入体」画分となる。
BMP−を以下のごと(不溶性モノマー形態として回収する。細胞破壊および回 収を4℃で行う。約9gの培養済み湿イー・コリGI 724/pALBP2− 781細胞を30m1の0.1M Tris/HCI、10mM EDTA、1 mMフェニルメチルスルホニルフルオライド(PMSF)、pH8,3(破壊用 緩衝液)に懸濁する。細胞を、細胞破壊器に4回通し、破壊用緩衝液で体積を1 00m1にする。懸濁物を20分遠心分離(15000x g)する。得られた ペレットを、IMNaCI含有破壊用緩衝液(50ml)に懸濁し、上記のごと く10分間遠心分離する。ペレットを、1% Tr i ton X−100( ピアース(Pierce)社製)含有破壊用緩衝液(50ml)に懸濁し、再度 上記のごとく遠心分離する。ついで洗浄したペレットを、25m1の2QmM  Tris−HCI、1mM EDTA、1mM PMSF、1% DTT、pH 8,3に懸濁し、ガラス製ホモジナイザーでホモジナイズする。得られた懸濁液 に、不溶型の粗モノマーBMP−2が含まれている。
上記のごとく得た10m1の該BMP−2懸濁液を、10%酢酸で酸性にしてp H2,5とし、エッペンドルフ遠心管に入れ室温で10分間遠心分離する。上清 をクロマトグラフィーに付した。1%酢酢酸上セファクリルS−100HRカラ ムファルマシア(Pharmacia)社製)クロマトグラフィーを行った(流 速1.4ml/分)。モノマーBMP−2含有フラクションをプールする。これ を用いて生物学的活性のあるホモダイマーBMP−2を得る。
上記可溶化および精製により得られたモノマーBMP−2から、生物学的活性の あるホモダイマーBMP−2を下記のようにして得ることができる。
0.1.0.5または2.5rngのBMP−2をそれぞれ20.100または 500 u g/m ]となるよう、550mM Tris−HCl、pH8, 0、IM Nacl、5mM EDTA、2mM還元型グルタチオン、1mM酸 化型グルタチオンおよび33mM CHAPS [カルビオケム(Calbio chem)社製]に溶解する。4℃または23℃で4日おいた後、該混合物を0 1%TFAで5〜10倍に希釈する。透析した該混合物をビダックC4214T P54カラム(25XO,46Cm)[米国のザ・ネスト・グループ(The  Ne5t Group)社製]上の逆相HPLC(流速1ml/分)に付すこと により、生物学的に活性のあるBMP−2の精製を行う。緩衝液Aは0.1%T FAである。緩衝液Bは90%アセトニトリルおよび0.1%TFAである。直 線的グラジェントは、0から5分で緩衝液B20%、5から10で緩衝液B20 から30%、10から40分で緩衝液B30から60%:40から50分で緩衝 液B60から100%とした。ホモダイマーBMP−2をHPLCカラムから溶 出し、集める。
HPLCフラクションをコン乾燥し、試料用緩衝液(1,5M Tris−HC l、pH8,45,12%グリセロール、4% SDS、0.0075%5er va Blue G、0.0025%フェノールレッド、100mMジチオスレ イトール添加または無添加)に再溶解し、95℃で5分間加熱する。泳動用緩衝 液は、100mM Tris、100mMトリシン(16%トリシンゲル)[ノ ペックス(Novex)社製]、0.1% SDS (pH8,3)である。該 5DS−PAGEゲルを、125ボルトで2.5時間通電する。ゲルを、200 m1の05%クーマシーブリリアントブルーR−250,25%イソプロパツー ル、10%酢酸中、60℃に加熱して1時間染色する。ついで、ゲルを、10% 酢酸、10%イソプロパツールでバックグラウンドが透明になるまで脱色する。
還元型物質は約13kDのところまで泳動した。非還元型物質は約30kDまで 泳動した。このことはBMP−2ダイマーであることを示す。この物質は、後の W20アッセイ(実施例6)において活性を示した。
B、BMP−7発現ベクター BMP−7を高レベル発現させるためにプラスミドpALBP7−981を構築 した。pALBMP7−981は、2つの例外を除いてはpALBMP2−78 1と同じである。BMP−2遺伝子(pALBP2−781の2724〜313 3番目の残基)がBMP−7成熟蛋白の遺伝子で置き換えられており、成熟BM P−7蛋白配列・ TCCTCCGAGA ATTCAGACCCmGGGGCCA AGmTTC TG GATCCTの初めの7個の残基をコードしている配列が除去されており 、pALBP2−781の2707および2723番目の残基間に見られるリボ ゾーム結合部位が別のりボゾーム結合部位(T7フアージの遺伝子10に先行す る配列5°−CAAGAAGGAGATATACAT−3’に基づく)に置き換 えられている。BMP−7生産に用いた宿主株および増殖条件はBMP−2に関 して記載したものと同じであった。
C,BMP−3発現ベクター BMP−3を高レベル発現させるためにプラスミドpALB7−782を構築し た。このプラスミドは、BMP−2遺伝子(pALBP2−781の2724〜 3133番目の残基)が成熟BMP−3の形態をコードしている遺伝子に置き換 えられていること以外は、プラスミドpALBP2−781と同じである。この BMP−3遺伝子の配列は: AGAACrCATTTGAATGCTrAATTCAATである。
BMP−3の生産に用いた宿主株および増殖条件は、BMP−2に関して記載し たものと同じであった。
D イー・コリにおけるBMP−2/7ヘテロダイマーの発現前記のごとく、酸 性化およびゲル濾過により、精製した変性BMP−2およびBMP−7モノマー をイー・コリ封入体ペレットから単離した。125μgの各BMP (1%酢酸 中)を混合し、急速真空乾燥した。得られた物質を、2.5m1の50mM T ris、1.OM NaC1,5mM EDTA、33mMCHAPS、2mM グルタチオン(還元型)、1mMグルタチオン(酸化型)。
pH8,0に再懸濁した。この試料を23℃で1週間インキュベーションした。
BMP−2/7ヘテロダイマーを、ビグツク04カラム(25xO,46cm) 上のHPLCにより単離した。該試料を微量遠心機で5分間遠心分離し、上清を 22.5mlの0.1%TFAで希釈した。
A緩衝液=0.1%TFA B緩衝液=0.1%TFA、95%アセトニトリル1.0ml/分 0〜5分 20%B 5〜10分 20〜30%B 10〜90分 30〜50%B 90〜100分 50〜100%B SDS−PAGE分析によると、BMP−2/7ヘテロダイマーは約23分で溶 出した。
図10は、イー・コリBMP−2およびBMP−2/7ヘテロダイマーのW20 活性を比較したもので、ヘテロダイマーのほうが活性が高いことを示す。
BMP−2およびBMP−3モノマーを以下のようしして得た:1.Ogの凍結 した収穫細胞(BMP−2またはBMP−3を発現する)に、3.3mlの10 0mM Tris、10mM EDTA、pH8,3を添加した。細胞を激しく ポルテックスすることにより再懸濁した。33μmのイソプロパツール中100 mM PMSFを添加し、細胞を、フレンチプレスに1回かけることにより溶解 させた。溶解物を微量遠心機にて4℃で20分遠心分離しこ。上清を捨てた。封 入体ペレットを8,0Mグアニジン塩酸塩、0.25M DTT、0.5M T ris、5mM EDTA、pH8,5中に取り、37℃で1時間暖めた。
還元され変性したBMPモノマーを、以下のようにしてスベルコ(Supelc o)C4ガードカラム上のHPLCにより単離した。
A緩衝液:0.1%TFA B緩衝液=0.1%TFA、95%アセトニトリル1.0ml/分 0〜5分 1%B 5〜40分 1〜70%B 40〜45分 70〜100%B モノマーBMPは28〜30分で溶出した。A280および適当な吸光係数によ り蛋白濃度を測定した。
10MgのBMP−2およびBMP−3を合一し、急速真空乾燥した。これに5 0u1の50mM Tris、1.0M NaC]、5mM EDTA、33m M CHAPS、2mM還元型グルタチオン、1mM酸化型グルタチオン、pH 8,5を添加した。得られた試料を23℃で3日間インキュベーションした。
該試料を、16%トリシンゲル上の5DS−PAGE (還元または非還元条件 下)により分析した。BMP−2/3ヘテロダイマーは非還元条件下で約35k Dの位置まで移動し、還元条件下では、BMP−2モノマーは13kDまで、B MP−3は21kDまで移動した。
イー・コリにおいて生産されたBMP−2/3ヘテロダイマーを、インビボ活性 について試験する。10日間にわたり、20Mgを用いてBMP−2/3とBM P−2のインビボ活性を比較する。BMP−2/3移植物は軟骨または骨形成活 性を示さなかったが、対象のBMP−2移植物は、予想どおりの量の骨および軟 骨形成を示した。BMP−2/3に関して得られたインビボでのデーターは、W −20アツセイにより得られたインビトロでのデータと矛盾しない。
指示細胞系としてのW−20骨髄基質細胞の使用は、BMP−2で処理した後、 これらの細胞が骨芽細胞様細胞へ転換することに基づ([アール・ニス・シース (R,S、Th1es)ら、「ボーン・モルホジェネティック・プロティン・オ ルターズ・W−20・ストロマル・セル・ディファレンシエーシコン・イン・ビ トロ(Bone Morphogenetic Protein alters  W−20stromal cell differentia狽奄盾■ in vitro) J 、ジャーナル・オフ・ボーン・アンド・ミネラル・リ サーチ(Journal of Bone and Mineral Re5e arch)第5巻(2):305頁(1990年);およびアール・ニス・シー スら、「リコンビナント・ヒユーマン・ボーン・モルホジェニック・プロティン  2 インデューシズ・オステオプラスティック・ディファレンシエーシコン・ イン・W−20−17・ストローマル・セルズ(Recombinant Hu man Bone Morphogenetic Protein 2 Ind uces 0steobl≠唐狽奄■ Differentiation in W−20−17Stromal Ce 1ls) J 、エンドクリノロジー(Endocrinology)印刷中( 1992年)]。詳細には、W−20細胞は、ディー・ナタン(D、 Nath an)博士(マサチューセッツ州ボストンのチルドレンズ・ホスピタル(Chi ldren’s Ho5pital) )の研究室の研究者により成長したマウ スから誘導された骨髄基質細胞系クローンである。W−20細胞のBMP−2処 理により、(1)アルカリホスファターゼ生産が増大する、(2)PTH刺激に よるcAMPの誘導、および(3)該細胞によるオステオカルシン合成の誘導が 起こる。(1)および(2)は骨芽細胞の表現形に関連するが、オステオカルシ ン合成能は、成熟骨芽細胞によってのみ示される表現形の特徴である。さらに、 現在に至るまで、BMPでの処理によってのみW−20基質細胞の骨芽細胞様細 胞への転換が観察された。この方法において、BMP−処理されたW−20細胞 によるインビトロ活性は、BMP−について知られているインビボ骨形成活性と 相関を有している。
新規骨誘導性分子のBMP活性の比較に有用な2種のインビトロでのアッセイを 以下に記載する。
B、W−20アルカリホスフアターゼのアッセイプロトコールW−20細胞を、 ウェルあたり10000個(培地200μm)の密度で96ウ工ル組織培養用プ レートに撒く。培地は10%0%熱失活ラン血清、2mMグルタミンおよび10 0U/ml+100μg/mlストレプトマイシン含有DMEである。95%空 気、5%COZ中、37℃のインキュベーター中に細胞を一装置いて付着させる 。
各ウェルから200μmの培地をマルチチャンネルピペッタ−で除去し、1゜に 熱失活ウシ胎児血清、2mMグルタミンおよび1%ペニシリン−ストレプトマイ シンを含有する同体積のDME中の試験試料で置換する。試験物質を3系で分析 する。
試験試料および標準物質を、W−20指示細胞とともに24時間インキュベーシ ョンする。24時間後、プレーを37℃のインキュベーターから出し、細胞から 試験培地を除去する。
W−20細胞層を、ウェル当たり200μmのカルシウム/マグネシウム不含リ ン酸緩衝化生理食塩水で3回洗浄し、これらの洗液を捨てる。
ガラス容器で蒸留した50μmの水を各ウェルに添加し、ついで該アッセイプレ ートをドライアイス/エタノール浴で急速冷凍する。冷凍したらすぐにアッセイ プレートをドライアイス/エタノール浴から除去し、37℃で融解する。このス テップを2回以上繰り返し、合計3回の凍結−融解工程を行う。この工程が終了 したならば、膜結合アルカリホスファターゼを測定に用いる。
50μlのアッセイ混合物(50mMグリシン、0,05% TritonX− 100,4mM MgCl2.5mMp−ニトロフェノールホスフェート。
pH=10.3)を各アッセイウェルに添加し、ついで該アッセイプレートを、 1分間に60回振盪する水浴中、37℃で30分インキュベーションする。
30分間のインキュベーションが終了したとき、100μmの0.2NNaOH を各ウェルに添加して反応停止し、該アッセイプレートを氷上に置く。
各ウェルの分光学的吸光度を405ナノメーターにおいて読む。ついで、これら の値を既知標準と比較して各試料のアルカリホスファターゼ活性を評価する。
例えば、既知量のp−ニトロフェノールホスフェートを用いて吸光度値を得る。
これを表1に示す。
表I p−二トロフェノールホスフエート既知試料の吸光度値o、ooo 。
O,0060,261±0.024 0、012 0.521±0.031 0.018 0.797±0.063 0、024 1.074±0.061 既知量のBMP−2についての吸光度値を決定し、表IIに示すように、単位時 間当たり開裂されたpH−二トロフェノールホスフエートのμモル数に換算でき る。
表II BMP−2処理したW−20細胞のアルカリホスファターゼ値BMP−2濃度  405ナノメーターの 1時間あたりの1.56 0.696 0.026 3.12 0.765 0.029 6.25 0.923 0.036 12.50 1.121 0.044 25.0 1.457 0.058 50、0 1.662 0.067 ついで、これらの値を用いて、既知量のBMP−へテロダイマーとBMP−2ホ モダイマーの活性を比較する。
C,オステオカルシンRIAプロトコールW−20細胞を、24ウ工ル組織培養 ディツシュにウェルあたり106個撒く(ウェルあたり10%熱失活ウシつ児血 清、2mMグルタミンを含有する2mlのDME中)。95%空気、5%C02 の下、37℃で一晩細胞を付着させる。
翌日、培地を10%ウシ胎児血清、2mMグルタミンおよび試験物質を含有する DME (総体積2m1)に交換する。試験物質をそれぞれ3系のウェルに入れ る。試験物質をW−20細胞とともに合計96時間培養する(48時間で同じ培 地と交換)。
96時間後、50μmの試験培地を各ウェルから除去し、マウス・オステオカル シンに関するラジオイムノアッセイを用いてオステオカルシン生成をアッセイす る。アッセイの詳細は、マサチューセッツ州02072スタウトンのペイシスト リート378 (378Page 5treet、 Stoughton、 M ^02072)のバイオメディカル・チクノロシーズ・インク(Biomedi cal Technologies Inc、 )により製造されているキット において述べられている。アッセイ用試薬は、製品番号BT−431(マウス・ オステオカルシン標準物質) 、BT−432(ヤギ・抗マウス・オステオカル シン)、BT−432R(ヨウ素化マウス・オステオカルシン) 、BT−41 5(正常ヤギ・血清)およびBT−414(ロバ・抗ヤギ・IgG)である。
BMP処理に応答してW−20細胞により合成されたオステオカルシンについて のRIAを、製造者により示されたプロトコール中に記載のごとく行う。
試験化合物について得られた値を、マウス・オステオカルシンの既知標準につい ての値、およびBMP−2の既知量に応答してW−20細胞により生成されたオ ステオカルシン量と比較する。BMP−2により誘導されたW−20細胞による オステオカルシン合成に関する値を表IIIに示す。
表III W−20細胞によるオステオカルシン合成250 8.2 500 9・4 1000 10.0 割V主ゴ≧竺ビ億杢ヒス」ゲ土−j工」坪す妙旦暁堕翌断Reddi asse y) サンバスおよびレディ、プロシーディンゲス・オフ・ナショナル・アカデミ−・ オフ・サイエンシズ・ニーニスエイ、第80巻: 6951〜6595頁(19 83年)記載のラット・骨形成アッセイを用いて、BMP蛋白の骨および/また 1ま軟骨活性を評価する。この改変法を本明細書ではローゼン改変すムノくスー レディアッセイと呼ぶ。サムパス−レディ法のエタノール沈澱ステ・ツブを、分 析すべきフラクションを水に対して透析(組成物が溶液の場合)または限外濾過 (組成物が懸濁液の場合)することに置き換える。ついで溶液または懸濁液を0 .1%TFAに溶解し、得られた溶液を20mgのう・ノド・マド1ルツクスに 添加する。蛋白処理しない模擬ラット・マトリックスは対照として役立つ。この 物質を凍結し、凍結乾燥し、得られた粉末を#5ゼラチンカプセル中に封入する 。カプセルを21〜49日齢のオスのロング・エバンズ(Long Evans ) ・う・ソトの腹胸部1こ移植する。7〜14日後に移植物を取り出す。各移 植物の半分をアルカリホスファターゼ分析[エイ・エイチ・レディ(A、 H, Reddi)ら、プロシーディンゲス・オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・ サイエンシズ・ニーニスエイ第69巻=1061頁(1972年)]に用いる。
移植物のもう半分を固定し、組織学的分析用に処理する。1μmgのグリコール メタクリレート切片をフォノ・コッサ(Von4ossa)および酸ツクシン染 色して、各移植物に存在する誘導された骨および軟骨形成量を評価する。+1か ら+5は、新たな骨および/または軟骨細胞およびマトリックスにより占められ た移植物の各組織学的切片の面積を表す。+5のスコアは、移植物の50%以上 が、移植物中の蛋白の直接的な結果として生成した新たな骨および/または軟骨 であることを示す。+4、+3、+2および+1のスコアは、それぞれ移植物の 40%、30%、20%および10%以上が新たな軟骨および/または骨を含ん でいることを示す。
本発明のヘテロダイマーBMP蛋白をこのアッセイに関して評価してもよい。
本発明の実施に際しての多くの改変および変法が当業者により行われるであろう 。かかる改変および変法は以下の請求の範囲の包含される。
配列表 (1)一般的情報: (i)出願人:イスラエル、ディピッド(Israel、 David)ウォル フマン、ニール・エム(Iolfman、 N1el M、 )(i i)発明 の名称二組み換え型骨形態形成蛋白へテロダイマー、組成物および使用法 (iii)配列の数=30 (iv)連絡先。
(A)名称:ジエネティクス・インスティチュートインク(Genetics  In5titute、 Inc) (B)通り名:リーガル・アフェアーズ(Legal Affairs)−ケン ブリッジパーク・ドライブ(CambridgePark Drive) 87 番地(C)都市名:ケンブリッジ(CaIIlbridge)(D)州名:マサ チューセッツ州 (E)国名:アメリカ合衆国 (F)郵便番号+ 02140−2387(V)コンピューター・リーダプル・ フオーム(Computer Readable Form) :(A)媒体形 態:フロッピーディスク (B)コンピューター:IBMPCコンパチブル(C)オペレーティングンステ ム PC−DO3/MS−DO3(D)ソフトウェア:パテントイン・リリース (PatentIn Re1ease)# 1.0゜(A)出願番号 US (B)受理口。
(C)分類: (viii)代理人等の情報 (A)氏名:カピノス、エレン・ノエイ(Capinos、 Ellen J、  )(B)登録番号:32,245 (C)代理人等における処理番号:GI 5192B(ix)テレコミュニケー ションの情報:(A)電話番号+ (617)876−1170(B)ファック ス番号: (617)876−5851(2)配列番号=1に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:1607塩基対 (B)配列の型・核酸 (C)鎖の数、二本鎖 (D)トポロジー:不明 (11)配列の種類:DNA(ゲノム)(ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:CD5 (B)存在位置:356..1543 (xi)配列の記載:配列番号:1: (2)配列番号、2に関する情報: (i)配列の特徴・ (A)配列の長さ:396アミノ酸 (B)配列の型二アミノ酸 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類・蛋白 (xi)配列の記載:配列番号、2: Meセ Val Ala Gly Thr Arq CY!l Lau Leu  Ala L@u Leu Lau Pro Gin Va■ l 5 10 15 しau 1.eu Gly Gly Aha 入1a Gly Leu Val  Pro Glu Leu Gay Arg Arg Ly■ Phe Ala 入1a Ala ser Sar Gly Arg Pro  Ser Ser Gln Pro Sar Asp Gluコ5 40 45 Van leu Ser Glu Phe Glu Leu Arg Leu  Leu Ser Mat Pha Gly L@u Lyss o 55 60 C,ln Arq Pro Thr Pro Ser Arg Asp Ala  Val Val Pro Pro Tyr Met Le■ 65 70 75 Bo ASP Leu Tyr Arq Arg Hip Ser Gly Gin  Pro Gly Ser Pro Ala Pro AspHls 1(is  にlu Glu 5@r Leu Glu Glu Leu Pro Glu  Thr Ser Gly Lys Th■ 11e Thr Ser Ala Glu Lau Gin Val Ph@A rg Glu Gin Met Gin Asp AlaLeu Gly As n Asn Ser Ser Phi Hls Hls Argrle Asn 工la Tyr G、lu 工1aユ65 170 175 Gly His Pro Leu His Lys Arg Glu Lys  Arg Gin Ala Lys Hls Lys GinArg P: kr q Lieu Lys Ser ::: CyS Lys Arg Hls 富 L4u Tyr ValAspPhe Ser Asp Val Gly Tr p Asn Asp Trp工1@Val Ala Pro Pro Gly  Tyrコ05 310 315 コ2゜ Zla Ser Met Leu Tyr Leu Asp Glu Asn  Glu Lys vax Val Lau I、”lls `sn コア0 375 380 Tyr Gin Asp Met Val Val Glu Gly Cys  Gay Cys Arg385 コ9o コ95 (2)配列番号二3に関する情報= (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:1954塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数二二本鎖 (D)トポロジー二不明 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:CD5 (B)存在位置:403..1626 (xi)配列の記載:配列番号、3: TAT GAT 入AG GTG GTA CTG 入入A AAT TAT  CAG GAG ATG GTA GTA GAG GG入@1614 Tyr Asp Lys Val Val Leu Lys Asn Tyr  Gin Glu Mat Val Val Glu axy(2)配列番号・4 に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:408アミノ酸 (B)配列の型二アミノ酸 (D)トポロジー;直鎖状 (i i)配列の種類:蛋白 (xi)配列の記載:配列番号、4゜ Met rle Pro Gly Asn Arg Mat Leu Met  Val Val Leu LRu Cys Gin Vall 5 10 1s Leu Leu Gly Gly Ala Ser His Ala Sar  Iau工le Pro Glu Thr Gly Lys20 25 コ0 Lys Lys val 八la Glu 工1e Gin Gly Hls  Ala Gly Gly Arg Arg Ser Glyコ5 40 45 Phe Gly Leu Arq 八rg Arg Pro Gin Pro  Ser Lys Ser Ala Val 工1a Pr。
Asp Tyr Met Arg Asp Leu Tyr Arg Leu  Gin Set Gly Glu Glu Glu GluB5 90 95 Glu Gin 工l@ Hls 5tar Thr Gly Leu Glu  Tyr Pro clu Arg pro Ala 5a■ (2)配列番号=5に関する情報; (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:1448塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:二本鎖 (D)トポロジー:不明 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:CD5 (B)存在位置:97..1389 (xi)配列の記載:配列番号:5: (2)配列番号=6に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:431アミノ酸 (B)配列の型二アミノ酸 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類:蛋白 (xi)配列の記載:配列番号二〇二 Pro )lis Arq Pro Arg Pro His Leu Gln  Gly Lys Hls Asn Ser Ala PrB B@r Lym XL@Pro Glu Gly Glu Ala Val T hr Ala Ala Glu Phi Arg工1e’ryr LYII A l1p Tyr 工l@ Al”q Glu 入rg Phe ^ssp Ag n Glu Thr Phe Ar■@工1a lB0 185 190 S@r Val Tyr Gin Val Leu Gln Glu Hls  Lau Gly Arg Glu Ser Asp IauPh@L@u La u Asp Ser Arq Thr Leu Trp Ala Sar Gl u Glu Gly Trp LauVal Ph@Asp工1m Th’r  Ala Thr Ser Asn Hls Trp Val Val Asn  Pro Arg225 2コo 2コ5 24゜ His Asn Lau Gly Leu Gin Lau Sar Val  Glp Thr Leu Asp Gly Gin 5arII@Asn Pr o Lys Leu Ala Gly Lau IIs Gly Arg Hl s Gly Pro Gin AsnLys Gin Pro Phe Met  Val Ala Phi Ph@Lys Ala Thr Glu Val  His Phe275 2B0 285 Ar9 ser x1@ krq Ser Thr GIY sar Lys  Gln Arg Ser Gin Asn Arg SerLys Thr P ro Lys Asn Gin Glu Ala Leu Arg Mat A la Asn Val Ala Glu305 コ10 315 320 Asn Ssr Ser Ser Asp Gin Arg Gin Ala  Cys Lys Lys Hls Glu Leu Tyr325 コ30 3 コ5 Val Ser Phe Arg Asp Leu Gly Trp Gin  Asp Trp工1e工le Ala Pro GluGly Tyr Ala  Ala Tyr Tyr Cys Glu GAY Glu Cys Ala  Phe Pro Leu Asnコ55 コロ0 コロ5 Ser Tyr M@t Asn Ala Thr Asn His Ala  工1e Val Gin Thr Leu Val Hisコア0 コア5 コ 8゜ Phe 工1e 入sn Pro Glu Thr Val Pro Lys  Pro Cys Cys Ala Pro Thr G1n385 390 : 195 400 (2)配列番号ニアに関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ: 2923塩基対 (B)配列の型二核酸 (C)鎖の数二二本鎖 (D)トポロジー二環状 (i i)配列の種類:mRNAに対するcDNA(i i i)ハイポセティ カル配列:なしくvi)起源: (A)生物芯:ヒト (F)組織の種類:ヒト・胎盤 (vii)直接の起源: (A)ライブラリー二ストラタジーン・カタログ#936203ヒト・胎盤cD NAライブラリー (B)クローン:BMP6C35 (viii)ゲノム内での位置: (C)単位=bp (ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号: CD5 (B)存在位置:160..1701 (ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:mat peptide(B)存在位置:1282.. 1698(jx)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:mRNA (B)存在位置: 1..2923 (xi)配列の記載:配列番号ニア: CGACCATGAG AGATAAGGACTGAGGGCCAG GMGG GGAAG CGAGCCCGCCGAGAGGTGGC6O 、 GGG入AGGCAA TTTC入TACT入 入ACTGATT入A 入 TAATACATT TATAATCTAC入ACTGTTsにC27B8 CGTGTGGGCG GGCGG 292ユ(2)配列番号=8に関する情報 : (i)配列の特徴: (A)配列の長さ二513アミノ酸 (B)配列の型二アミノ酸 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類:蛋白 (xi)配列の記載:配列番号=8= Me乞Pro Gly Leu Gly Arg Arg Ala Gin T rp Leu Cys Trp Trp Trp GlyAla Ala Al a Ala Ala Ala Ala 、Gly Gly Gin Leu L eu Gly Asp Gly Gl■ −]40 −ココ5 −コ30 GIY phe Leu ’ryr krq Arg Leu Lys Thr  Gln Glu Lys Arg Glu Met Gl■ −310−305−:lOO−295 Gin Gln Gln Gin Gin Gin Lau Pro Arg  Gly Glu Pro Pro Pro Gly ArgL@u Lys S er Ala Pro Leu PheMat Leu Asp L@u Ty r Asn Ala L@u 5erAla Asp Asn Asp Glu  As’p GAY 八la Ser Glu Gly GLu Arq Gi n Gin S@■ −2コO−225−220−215 Gly Ala Ala His Pro Leu Asn Arg Lys  Ser Leu Leu 八la Pro Gly 5er−19,S −19 0−185 Gly ser Gly Gly Ala Ser Pro Leu Thr  Ser Ala Gin Asp Ser Ala PheLeu Asn A sp Ala Asp Met Val Met Ser Phe Vat A sn Leu Val Glu TyrAsn Leu Sar Gin Il e Pro Glu Gly Glu Val Val Thr 八1a 八l a clu Phe(2)配列番号 9に関する情報。
(i)配列の特徴 (A)配列の長さ:2153塩基対 (B)配列の型 核酸 (C)鎖の数:二本鎖 (D)トポロジー:直鎮状 (i i i)ハイボセティカル配列;なしくvi)起源: (A)生物名:ヒト (H)細胞系:U2−O3骨肉腫 (vii)直接の起源: (A)ライブラリー:U2−OSヒト・骨肉腫cDNAライブラリー(B)クロ ーン:U2−16 (v i i i)ゲノム内での位置:(C)単位=bp (ix)配列の特徴。
(A)特徴を表す記号:CD5 (B)存在位置: 699..2063(ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:mat peptide(B)存在位置:1647.. 2060(ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:mRNA (B)存在位置:1..2153 (xi)配列の記載:配列番号・9: ”MTGにG入λCT ACAGTTTATCAGAAGATCAA CTTT TGCTAA TTCAAATACCAAAGGCCTGA@コロ。
TTATCATAAA TTCATATAGG AATCCATAGG TCA TCTGATCAAATAATATT AGCCGTCTTb<20 TGCTACATCA ATcCAGCAAA AACTCTTAACAACT eTGGAT八ATTGGAAAへ CTG^GT口’CA@480 GCTTTCTTkG AAATAACTACTmACATA TTCCMTA  T’l’?AA入入TAG GACkGGAJvLA 4S0 ^TT AAG ATT AGCATA 丁入TC入入 ATCATC入AGG 入A TACACA AAT AGG GAT 1コB511a Lys Il a Sar ILe Tyr Gin 1Lt 工L@ Lys GLu Ty r Thr Asn Arg λ5pGCA GAT CTG TTCTTG  TTA GACACA ACA 入入G GCCC入入 GCT TTA GA T GTG 14F11 Ala Asp Lau Pha Leu L4u Asp Thr Arg  Lys Ala Gin 入1a L4u 入sp ValGGT TGG C TT GTCTTT GAT ATCACT GTG ACCAGCAAT C AT 丁GG GTe ATT 148P Gly Trp Leu Val Pha Asp 工la Thr Val  Thr Sir Asn Hls 丁rp Val 工1e人AT CCCCA G AAT AAT TTG GGCTTA CAG CTCTGT GCA  GAA ACA GGG GAT 15Q9 八sn Pro Gin Asn Asn Lau Gly Lau Gin  Lau Cys Ala Glu Thr Gly AspCにCAAT AA A TCCAGCTCT CAT CAG GACTCCTCCAGA ATG  TCCAGT GTT 1721^r9 八sn Lys Ser Ser  5er )lis Gin Asp ’Bar S@r Arg Mat Ba r Sar V≠■ lo 15 20 25 CCA GAA GGA TACGCT GCA T’n TAT TGT G A’I’ GGA GAA ’j’GT ’1”C? ff戟@CCA IB6 5 Pro Glu Gly Tyr Ala Ala Ph@ Tyr Cys  Asp Gly Glu cys Sar Pha Pr。
GTT CAT CTG ATG TTT CCT GACCACGTA CC A 入AG CCT TGT TGT GCT CCA 1X61 Val Hls Leu Mat Pha Pro Asp Hls Val  Pro Lys Pro Cys Cys Ala Pr。
90 95 ’ 100 105 CACT入AT入TT入入AT入へTλTTG入T 入AT入AC入入A^ へ Gへ丁CTGTAT T入為GGTTTAT 21LりHls GGCTGCkkT^AAAAGCATACTTTCAGACAAACAGAノ 1八AA^^ノL^215コ(2)配列番号=10に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:454アミノ酸 (B)配列の型二アミノ酸 CD)トポロジー:直鎖状 (]i)配列の種類:蛋白 (Xl)配列の記載・配列番号:10・Met His Leu Thr Va l Phe Leu Leu Lys Gly lie Val Gly Ph e Leu TrpSer Cys Trp Val Leu Val Gly  Tyr Ala Lys Gly Gly Leu Gly Asp Asn JOO−295−290−2165 Ser Glu Tyr Ser ValArg Ala Ser Leu A la Glu Glu Thr Arg Gly AlaVal Asn Le u Val Glu Arq Asp Lys Asp Phe Ser Hi s Gin Arq Arg Hls(2)配列番号:11に関する情報: (i)配列の特徴。
(A)配列の長さ・1003塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数、二本鎖 (D)トポロジー・環状 (i i)配列の種類 mRNAに対するcDNA(i i i)ハイポセテイ カル配列 なし(v i)起源: (A)生物芯、ヒト (H)組織の種類:ヒト・心臓 (vii)直接の起源: (A)ライブラリm:ヒト・心臓cDNAライブラリー・ストラタジーン・カタ ログ#936208 (B)クローン・hH38 (v i i i)ゲノム内での位置:(C)単位・bp (ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:CD5 (B)存在位置・8..850 (ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号+mat peptide(B)存在位置:427..8 43 (i x)配列の特徴: (A)特徴を表す記号+mRNA (B)存在位置:1..997 (xl)配列の記載;配列番号−11−CTTCTGGCAA TTCλ003 (2)配列番号=12に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ・281アミノ酸 (B)配列の型二アミノ酸 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類、蛋白 (xi)配列の記載:配列番号・12:Glu Pro Hls Trp Ly s Glu Phe Arg Phs Mp Leu Thr Gin工la  Pro Ala−1コ9 −135 −130 −125Ill Hls Le u Leu Asn Arq Thr Leu His VaIS@r Mat  Phe Gln Val ValGin Glu Gin Ser 入in  Arg Glu Ser 入sp Leu Phe Phe Leu Asp  Leu Glnτhr Leu Arg Ala Gly Asp Glu G ly Trp Leu Val Leu Asp Val 、Thr 八1■ Ala Ser Asp Cys Trp Leu Leu Lys Arg  Hls Lys Asp Leu Gly Leu ArqLeu Tyr V al Glu Thr Glu Asp Gly His Ser Val A sp Pro Gly Leu Ala−40−35−コ0 Gly Leu Leu Gly Gin Arg Ala Pro Arg  Set Gin Gin Pro Phe Val Vai〜25 −20 − 15 Thr Phe Phe Arg Ala Ser Pro Ser Pro工 1a Arg Thr Pro Arg Ala ValArq Pro Le u Arg Arq Arg Gin Pro Lyg Lys Ser AS n Glu Leu Pro G1nAla 八sn Arq Leu Pro  Gly Ile Phe Asp Asp Val His Gly Ser  )lis Gl■ 25 〕0 コ5 Gly Trp Leu Asp Trp Val 11e 八la Pro  Gln Gly Tyr Ser 入1a Tyr Tyr八sn His A la 工1e Leu Gin Ser Leu Val Hls Leu M et Lys Pro Asn Alaval Pro Lys Ala Cy s CygAla Pro Thr Lys Leu Ser Ala Thr  Ser Va1Leu Tyr Tyr Asp Set: Ser Asn  Asn VaIILe Leu Arq Lys Hls Arq Asn( 2)配列番号:13に関する情報: (i)配列の特徴 (A)配列の長さ:3623塩基対 (B)配列の型、核酸 (C)鎖の数、二本鎖 (D)トポロンー:直鎖状 (百)配列の種類:DNA(ゲノム) (vii)直接の起源: CB)クローン+ pALBP2−781(ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:CD5 (B)存在位置 2724..3071(ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:mat peptide(B)存在位置+3150.. 3218(ix)配列の特徴: (A)特徴を表す記号:RBS (B)存在位置:2222..2723(xi)配列の記載 配列番号・13: GACGAAAGGG CCTCにTGATA CGCCTATTTT TAT M;GTTAA TGTC八TGへT八 へへ入ATGGTs丁 60 CTTAG八CGTCAGGTGGCACT TTTCGGGGAA ATGT GCGCGG MCCCCTATTTGTTTATTTT P20 TCTAAATACA TTCAAATATG TATCCGCTCA TGA GACAATA ACCCTGATAA ATGCTTCA`T 180 入A丁^TTGへ^A 入AGOAACAII;T ATGAGTATrC入A CATTrCCG TG丁CGCCCTT ATTCCCTsrT 240 TTACCGCCTT TGAにTGAGCT GATACCGCTCGCCG CAGCCG AACGACCGAG CGCAGCGAGs 19B0 CGATTCATTA ATGCAGAATT GATCTCTCACCTAC CAAACA ATGCCCCCCT GCAAAAAAT` 2100 AGTAATCGTA CAGGGTAGTA CAAATAAAAA AGG CACGTCA GATGACGTGCCTTTTTTCTs コ208 GTGAGCAGTA AGCTTGGCACTGGCCGTCGT TTTA CAACGT CGTGACTGGG AAAACCCTGf コ268 CCTTACCCAA CTTAATCGCCTTGCAGCACA TCCC CCTTTCGCCAGCTGGCGTAATAGCGA Rコ28 ACAC;GCCCGC八CCGATCGCCCTTCCCAACA GTT( 、CGCAGCCTG入八TへGCG AATGGCGCCs 18B (2)配列番号=14に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:115アミノ酸 (B)配列の型二アミノ酸 (D)トポロジー・直鎮状 (i i)配列の種類、蛋白 (xi)配列の記載、配列番号:14:(2)配列番号:15に関する情報: (i)配列の特徴。
(A)配列の長さ;14塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎮の数ニー水銀 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類二DNA (ゲノム)(xl)配列の記載;配列番号:1 5:CATGGGCAGCTGAG 14 (2)配列番号:16に関する情報: (1)配列の特徴: (A)配列の長さ=41塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニー水銀 (D)トポロジー:直鎖状 (11)配列の種類:DNA(ゲノム)(xi)配列の記載:配列番号=16゜ GAGGGTTGTG GGTGTCGCTA GTGAGTCGACTACA GCAAAT T 41 (2)配列番号 17に関する情報: (1)配列の特徴; (A)配列の長さ:38塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数 −水銀 (D)トポロジー、直鎖状 (i i)配列の種類、DNA(ゲノム)(xi)配列の記載:配列番号、17 ゜GGATGTGGGT GCCGCTGACT CTAGAGTCG、ACG GAATTC38 (2)配列番号・18に関する情報 (i)配列の特徴・ (A)配列の長さ:31塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニー末鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(xi)配列の記載:配列番号:18 :AATTCACCAT GATTCCTGGTAACCGAATGCT 31 (2)配列番号:19に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:25塩基対 (B)配列の型・核酸 (C)鎮の数・−末鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(xi)配列の記載:配列番号・19 :GTGGTACTAA GGACCATTGG CTTAC25(2)配列番 号:20に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ=27塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎮の数ニー末鎖 (D)トポ日直鎖状直鎮状 (i i)配列の種類・DNA (ゲノム)(xi)配列の記載・配列番号:2 0・特表平マー500968 (27) CGACCTGCAG CCATGCATCT GACTGTA 27(2)配 列番号=21に関する情報: (i)配列の特徴; (A)配列の長さ:27塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニ一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(x i)配列の記載:配列番号=2 1=TGCCTGCAGT TTAATATTAG TGGCAGC27(2) 配列番号:22に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ=15塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニー末鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (11)配列の種類:DNA(ゲノム)(xi)配列の記載:配列番号=22= CGACCTGCAG CCACC15(2)配列番号:23に関する情報: (i)配列の特徴。
(A)配列の長さ:81塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数 −末鎖 (D)トポロジー、i!!鎖状 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(xi)配列の記載:配列番号、23 :TCGACCCACCATGCCGGGGCTGGGGCGGAGGGCGC AGTGG CTGTGCTGGT ccTccccccT 60GTGCTG CAGCTGCTGCGGGCC81(2)配列番号:24に関する情報: (j)配列の特徴: (A)配列の長さニア3塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニー末鎖 (D)トポロジー:直鎮状 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(xi)配列の記載:配列番号 24 :CGCAGCAGCT GCACAGCAGCCCCCACCACCAGCA CAGCCA CTGCGCCCTCCGCCCCAGCC60CCGGCAT GGT GGG 73 (2)配列番号:25に関する情報。
(1)配列の特徴・ (A)配列の長さ・1]塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎮の数ニー末鎖 (D)トポロンー:直鎮状 (11)配列の種類:DNA(ゲノム)(Xl)配列の記載・配列番号、25゜ TCGACTGGT T 11 (2)配列番号:26に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ=9塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニ一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(xj)配列の記載・配列番号・26 :CGAAACCAG 9 (2)配列番号=27に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:18塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニー末鎖 (D)トポロジー:直鎖状 (i i)配列の種類:DNACゲノム)(x i)配列の記載:配列番号:2 7:TCGACAGGCT CGCCTGCA 18(2)配列番号:28に関 する情報: (1)配列の特徴: (A)配列の長さ:10塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニ一本鎖 (D)トポロジー8直鎖状 (ii)配列の種類:DNA(ゲノム)(Xl)配列の記載:配列番号 28: GTCCGAGCGG 10 (2)配列番号=29に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ=29塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニー末鎖 (D)トポロジー・直鎖状 (i i)配列の種類:DNA(ゲノム)(xi)配列の記載:配列番号:29 ;CAGGTCGACCCACCATGCACGTGCGCTCA 19(2) 配列番号:30に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:27塩基対 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数ニー末鎖 (D)トポロジー:直鎮状 (i i)配列の種類:DNACゲノム)(Xl)配列の記載:配列番号:30 :TCTGTCGACCTCGGAGGAGCTAGTGGC27FIGURE IA FIG[IB FIGUREIC 入A入A FIGURE2A FIGURE2B FIGURE2C 11106181611126111361J46 11156 1866Aτ TCACCTTG ACCTrATTTA TGACTTTACG TGC入A ATGTT TTGACCATAT TGATCATAsA TTTTGACA AA FIGURE3A FIGURE3B FIGURE3C FIGURE4A FIGURE 4B FIGURE4C FIGURE4D FIGURE4E FIGURE5A FIGURE5B FIGURE5C FIGURE5D Figur@6 Figure 6 (Con’t) CCTACTGCAGCCACCCTTCTCAT CTGGATCGGGCC CTGCAGAGGCAGAAAACCCTTAAATGCsGTCACAG CTCAAGCAGGAGTGTCAGGGGCCCTCACTCTCGGTG CC?ACT’rCCTGTCAGGCT?C?GGGAAsTC FXQ田17 aetoacc’rデT チクC?eJe^デ@ TデCTm圏Ocamxrc ccc HA丁rcデGτ0 り^T^AeCD?A 19Q0 rXGtmE 7 (cont’d) ^1:(M?(J?eA CoりL&^(ACOCMk コロ2コFIGTJR E 8 W−207/l、カリホスファターゼ: BMP−2対BMP−2/7BMP  (ng/ml) FIG[9 W−20細胞によるBGP合成に対するBMP−2およびBMP2/7の影響 0.01 0.LO1,0010,00100,001000,00BMI’  (ng/m1) FIGIJRElo イー・コリのBMP−2およびBMP−2/7の比較:W−20−17アルカリ ホスフアターゼ0.001 0.010 (1,1001,OQO10,000 100,0001000,(X)0ンs 度 (ng/ml) FIGUREIIA MET Ala Gly Ala Sar Arg Leu IpuF’nq  Leu Trp ’Less Gly Cys Fhe Cys Val Sa r シ叫Ala Gin Gly Glu Ar■@’F’ro Iys Pr 。
FIGUREIIC Figure 12 W−20フルカリホスファターゼ:CHOBMP−2/6対CI−(OBMP− 20,11,010,0100,01000,0FIGURE13A 軟骨 FIGURE13B 骨 μg BMP FIGURE14A μg BAfP FIGURE 14B 骨 μgBMP 悶協謹審輻牛 1□I+−一+−ρCT/US 92709430フロントページの続き (51) Int、 C1,6識別記号 庁内整理番号Cl2N 15109  ZNA //A61K 38100 ABJ (C12P 21102 CL 2 R1:91) (C12N 15109 ZNA C12R1:91) 8314−4C (81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、 SE)、  AU、 BR,CA、 FI、 HU、JP、KR,No、RU FI A61K 37102 ABJ (Cl2N 15100 ZNA A C12R1:91)

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.1つ目の選択BMPまたはそのフラグメントをコードしている配列および2 つ目の選択BMPまたはそのフラグメントをコードしている配列であって、それ ぞれ、蛋白を同時発現させることのできる適当な調節配列の支配下にある配列を 含む選択宿主細胞を培養し、該ヘテロダイマー蛋白を培養基から単離することか らなる、骨刺激活性を有するヘテロダイマー蛋白の製法。
  2. 2.該1つ目のBMPまたはそのフラグメントが該宿主細胞中にトランスフェク ションされる1つ目のベクター上に存在し、該2つ目のBMPまたはそのフラグ メントが該宿主細胞中にトランスフェクションされる2つ目のベクター上に存在 する請求項1記載の方法。
  3. 3.両方の該BMPまたはそのフラグメントが該宿主細胞の染色体中に組み込ま れる請求項1記載の方法。
  4. 4.両方のBMPまたはそのフラグメントが単一ベクター上に存在する請求項1 記載の方法。
  5. 5.それぞれの該BMPまたはそのフラグメントをコードしている遺伝子の単一 より多いコピーが各ベクター上に存在する請求項2記載の方法。
  6. 6.該宿主細胞が、2種の融合した選択された安定な宿主細胞であって、それぞ れ、宿主細胞は、各蛋白またはフラグメントを発現させることができる適当な調 節配列の支配下にある選択された1つ目あるいは2つ目のBMPまたはそのフラ グメントをコードしている配列でトランスフェクションされている宿主細胞を培 養することにより調製されるハイブリッド細胞である請求項1記載の方法。
  7. 7.該宿主細胞が哺乳動物細胞である請求項1記載の方法。
  8. 8.該宿主細胞が昆虫細胞である請求項1記載の方法。
  9. 9.該宿主細胞が酵母細胞である請求項1記載の方法。
  10. 10.可溶性モノマー蛋白の生成に適した条件下において、蛋白または蛋白フラ グメントを発現させることのできる適当な調節配列の支配下にある1つ目の選択 BMPまたはそのフラグメントをコードしている配列を含む選択宿主細胞を培養 し;該条件下において、蛋白または蛋白フラグメントを発現させることのできる 適当な調節配列の支配下にある2つ目の選択BMPまたはそのフラグメントをコ ードしている配列を含む選択宿主細胞を培養して2つ目の可溶性モノマー蛋白を 生成させ;ついで、少なくとも1個の共有ジスルフィド結合により会合したダイ マー蛋白を生成させる条件下で該可溶性モノマー蛋白を混合し;混合物からヘテ ロダイマー蛋白を単離することからなる、骨刺激活性を有するヘテロダイマー蛋 白を細菌細胞において生産する方法。
  11. 11.該宿主細胞がイー・コリ(E.coli)である請求項10記載の方法。
  12. 12.該条件が、該蛋白を可溶化剤で処理することからなる請求項10記載の方 法。
  13. 13.BMP−5、BMP−6、BMP−7およびBMP−8からなる群より選 択される2つ目の蛋白またはそのフラグメントに会合したBMP−2である1つ 目の蛋白またはそのフラグメントからなる骨刺激活性を有する組み換え型ヘテロ ダイマー蛋白。
  14. 14.該2つ目の蛋白がBMP−5である請求項13記載の蛋白。
  15. 15.該2つ目の蛋白がBMP−6である請求項13記載の蛋白。
  16. 16.該2つ目の蛋白がBMP−7である請求項13記載の蛋白。
  17. 17.該2つ目の蛋白がBMP−8である請求項13記載の蛋白。
  18. 18.BMP−5、BMP−6、BMP−7およびBMP−8からなる群より選 択される2つ目の蛋白またはそのフラグメントに会合したBMP−4である1つ 目の蛋白またはそのフラグメントからなる骨刺激活性を有する組み換え型ヘテロ ダイマー蛋白。
  19. 19.該2つ目の蛋白がBMP−5である請求項18記載の蛋白。
  20. 20.該2つ目の蛋白がBMP−6である請求項18記載の蛋白。
  21. 21.該2つ目の蛋白がBMP−7である請求項18記載の蛋白。
  22. 22.該2つ目の蛋白がBMP−8である請求項18記載の蛋白。
  23. 23.選択宿主細胞において該蛋白を同時発現させることにより生成する、2つ 目のBMP蛋白またはそのフラグメントに会合した1つ目のBMP蛋白またはそ のフラグメントからなる骨刺激活性を有する組み換え型ヘテロダイマー蛋白。
  24. 24.該1つ目のBMPがBMP−2であって、該2つ目のBMPがBMP−7 である請求項23記載の蛋白。
  25. 25.適当な発現調節系であって、BMPまたはそのフラグメントを同時発現さ せ、ヘテロダイマー蛋白を生成させることができる発現調節系の支配下にある1 つ目のBMPまたはそのフラグメントをコードしているヌクレオチド配列、およ び適当な発現調節系であって、BMPまたはそのフラグメントを同時発現させ、 ヘテロダイマー蛋白を生成させることができる発現調節系の支配下にある2つ目 のBMPまたはそのフラグメントをコードしているヌクレオチド配列を含む細胞 系。
  26. 26.該1つ目および2つ目のBMP蛋白をコードしている該ヌクレオチド配列 が、単一DNA分子中に存在する請求項25記載の細胞系。
  27. 27.該1つ目のBMPをコードしている該ヌクレオチド配列が1つ目のDNA 分子上に存在し、該2つ目のBMPをコードしている該ヌクレオチド配列が2つ 目のDNA分子上に存在する請求項25記載の細胞系。
  28. 28.該単一のDNA分子が、1つ目のBMPまたはそのフラグメントをコード している遺伝子を含む1つ目の転写単位および2つ目のBMPまたはそのフラグ メントをコードしている遺伝子を含む2つ目の転写単位からなる請求項26記載 の細胞系。
  29. 29.該単一のDNA分子が、該1つ目のBMPまたはフラグメントをコードし ている該遺伝子の複数のコピーおよび該2つ目のBMPまたはフラグメントをコ ードしている該遺伝子の複数のコピーを含む単一の転写単位からなる請求項26 記載の方法。
  30. 30.1つ目の選択BMPまたはそのフラグメントをコードしている配列および 2つ目の選択BMPまたはそのフラグメントをコードしている配列であって、そ れぞれのBMPまたはそのフラグメントを同時発現させることができる少なくと も1つの適当な調節配列の支配下にある配列からなるDNA分子。
  31. 31.1つ目のBMPまたはそのフラグメントをコードしている遺伝子を含む1 つ目の転写単位および2つ目のBMPまたはそのフラグメントをコードしている 遺伝子を含む2つ目の転写単位からなる請求項30記載の分子。
  32. 32.該1つ目のBMPまたはフラグメントをコードしている該遺伝子の複数の コピーおよび該2つ目のBMPまたはフラグメントをコードしている該遺伝子の 複数のコピーを含む単一の転写単位からなる請求項30記載の分子。
  33. 33.該1つ目のBMPがBMP−2であって、該2つ目のBMPがBMP−6 である請求項23記載の蛋白。
  34. 34.イー・コリにおいて生成される骨刺激活性を有する組み換え型BMP−2 ホモダイマー。
  35. 35.イー・コリ宿主細胞を培養し、得られた培養基からホモダイマーBMP− 2を単離、精製することからなる、骨刺激活性を有するホモダイマーBMP−2 蛋白の製法。
  36. 36.BMP−2である2つ目の蛋白またはそのフラグメントに会合したBMP −2である1つ目の蛋白またはそのフラグメントからなる、骨刺激活性を有する 組み換え型ヘテロダイマー蛋白。
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