【発明の詳細な説明】
フィブリン特異性が改善されたt−PA置換変異体発明の背景
■9発明の分野
本発明は組織プラスミノーゲンアクチベータ−(t−PA)変異体、その変異体
を製造する方法、及びそれを含有する医薬組成物に関する。
■8発明の背景及び関連分野
プラスミノーゲンアクチベーターは、プラスミノーゲンにおけるアミノ酸残基5
61及び562間のペプチド結合を開裂して、それをプラスミンに変換させる酵
素である。プラスミンはフィブリンなどの種々のタンパク質を分解する活性なセ
リンプロテアーゼである。幾つかのプラスミノーゲンアクチベーター、例えばス
トレプトキナーゼ(細菌タンパク1lt)、ウロキナーゼ(腎及び他の部位にて
合成され、初めは尿から抽出されたもの)、及びt−PAと呼ばれるヒト組織プ
ラスミノーゲンアクチベーター(血管壁を裏うちする細胞から産生される)など
が同定されている。
これらプラスミノーゲンアクチベーターそれぞれの作用機序は若干相違している
。ストレプトキナーゼはプラスミノーゲン又はプラスミンと複合体を形成してプ
ラスミノーゲン活性化活性を生じさせるものであり、ウロキナーゼはプラスミノ
ーゲンを直接に開裂するものであり、そしてt−PAはプラスミノーゲン及びフ
ィブリン両者と相互作用して最適な活性を生じさせるものである。
t−PAの1本鎖型は低分子量基質及びインヒビターに対する活性が低いが、フ
ィブリンの存在下では、それは本当のチモーゲン(酵素前駆体)ではないにも拘
わらず、2重鎖t−PAと同様のプラスミノーゲンアクチベーター活性を示す点
で、t−PAは変則的なセリンプロテアーゼである[Rijkenら、J、 B
iol、 Chew、 257.2920−5(1982) : Li jne
nら、 Thromb、Haemost、64.6l−8(1990)コ。野生
型t−PAはフィブリン不存在下では貧弱な酵素であるが、フィブリンが存在す
ると、プラスミノーゲンを活性化する能力が著しく増大する。黒色腫(メラノー
マ)又は組換えt−pA(^ctivase’)のプラスミノーゲン活性化に関
する触媒効率(触媒速度定数(kc9.)/ミカエリス定数(Km))は刺激が
ない状態では約0. 001 uM−’5ec−’テあり、一方フイブリン又は
フィブリン分解産物の存在下では、その効率(偽−速度定数)は約1500倍に
増大する。
t−PAは一部はその高いフィブリン特異性とインビボにおける強力な血餅溶解
能のおかげで、心筋梗塞、肺塞栓症などの血管疾患を処置するための重要かつ新
規な生物学的医薬物質として確定されている。
実質的に純粋な形態のt−PAは、最初はCo11enらにより天然起源から製
造され、そのインビボ活性が暉験された[1988年6月21日発行の米国特許
第4.752.603号(さらにRijkenら、 J、Biol、Chem、
256.7035(1981)も参照のこと)〕。Penn1caら[Natu
re 301.214(1983)]はt−PAのDNA配列を決定し、そのD
NA配列からアミノ酸配列を推定した[1988年8月23日発行の米国特許第
4.766.075号を参照]。
ヒト天然t−PAはアミノ酸117.184.218及び448位に潜在的なN
連結グリコジル化部位を有している。高いマンノースオリゴ糖が117位に存在
し、複合オリゴ糖が184位及び448位に存在している。117位及び448
位は常にグリコジル化されているようであるが、184位は約50%のt−PA
分子でグリコジル化されていると考えられる。184位におけるこの部分的なグ
リコジル化のパターンは、t−PA分子の暴露されていない領域にこの184部
位が位置していることに由来すると思われる。184位がグリコジル化されてい
るt−PA分子は■型t−PAと呼ばれ、184位がグリコジル化されていない
分子は■型t−PAと呼ばれる。天然t−PAでは218位はグリコジル化され
ていないことが見いだされた。I型及び■型t−PAは同じセルラインから単離
した場合、それらはAsn−117及びAsn−448位が同一の態様でN−グ
リコジル化されていると報告された。Asn−117は高いマンノースオリゴ糖
の混合体と主として関連しており、他方t−PAを線維芽細胞から単離した場合
はAsn−184及びAsn−448は複合N−7セチルラクトサミン型構造に
よって特徴付けられ、メラノーマ細胞から単離した場合は複合−及びオリゴマン
ノース−型の構造を有してい989)を参照のこと。CHO細胞における発現に
よって産生される組換えt−PA(^ctivase’ tPA)は、117位
の高いマンノースオリゴ糖及びAsn−184及びAsn−448位の複合オリ
ゴ糖から構成される炭水化物を約7重量%で含有していることが報告された[V
ehar、 G、^、、”組換えDNA技法によって産生されたヒト組織プラス
ミノーゲンアクチベーターの特性試験’ Co1d Spring Harba
r 5yiposia on Quantitative 11io10gy
1986;LI:551−562]。
t−PAの構造研究により、この分子は5つのドメインを有することが突き止め
られた。各ドメインは、トリプシン、キモトリプシン、プラスミノーゲン、プロ
トロンビン、フィブロネクチン及び表皮性成長因子(EGF)などの他のタンパ
ク質中における相同的又は機能的領域に照らして規定されている。これらのドメ
インは、t−PAのアミノ酸のN−末端から始めて、アミノ酸1から約44まで
のフィンガー(F)ドメイン、アミノ酸約45から91までの成長因子(G)ド
メイン[EGFとの相同性に基づ(]、アミノ酸約92−173のクリングル−
1(Kl)ドメイン、アミノ酸約180から261までのクリングル−2(K2
)ドメイン、及びアミノ酸約264から527位アミノ酸のC末端までのセリン
プロテアーゼ(P)ドメイン、と命名されている。これらのドメインは本質的に
互いに隣接して位置しており、幾つかは短い「リンカ−」領域によって連結され
ている。このリンカ−領域は成熟ポリペプチドのアミノ酸の総数を527に導い
ているが、3つの付加的な残基(Gly−Ala−Arg)がそのアミノ末端に
見いだされる場合があり、これはおそらく分子の不完全な前駆体プロセッシング
に由来するものであろう。
上記の各ドメインは、生物学的に意義ある何らかの性質をt−PA分子に付与し
ていると考えられる。フィンガードメインは、フィブリンに対するt−PAの高
い結合親和性にとって重要であると考えられるが、欠失突然変異体を用いて得ら
れる証拠によれば、フィブリンへのt−pAの結合がクリングル−2ドメインに
よっても媒介されることが示唆されている[Van Zonneveld、 A
、 J、ら、 Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 、 U、 S
、 A、 83.4670−4677(1986) : Verhei jen
、 J、 tl、ら、EMBnJ、 j7.3525−30(198
6)]。血漿クリアランスの構造決定基はフィンガー、成長因子、及びクリング
ル−1ドメイン上にあると考えられる。クリングル−2ドメインはリジンとの結
合に関与している。セリンプロテアーゼドメインは、t−PAの酵素活性及びフ
ィブリン特異性に関与している。天然t−PAは275位及び276位間(この
セリンプロテアーゼドメイン内に位置している)で開裂され、2鎖形態の分子と
なることができる。
天然のヒ) t−P Aに血餅溶解物質としての充分な利点があるとしても、天
然に存在するこのタンパク質の形態が必ずしも、すべての治療的状況下で最適な
t−pAを代表しているとは考えられない。
例えば、深部静脈血栓症を処置する場合、再潅流(reperfusion)を
行って心筋梗塞を処置する場合、肺塞栓症を処置する場合、又はポーラス注入を
使用して処置する場合など、いつかの場合には、より長い半減期及び/又は減少
されたクリアランスを有するt−PA分子が望ましいことがある。クリアランス
が減少されたt−PAA異体はこの分子から個々のアミノ酸、部分的ドメイン又
は完全なドメインを欠失させることによって製造されている。例えば、米国特許
第4. 935゜237号(1990年6月19日発行)に記載されているよう
にt−PAのフィンガードメインの一部又はそのすべてを除去すると、フィブリ
ン結合特性は実質的に減少するが、クリアランスは減少した分子が得られる。ブ
ラウン(Bro+me)ら[7゜8iot、 Chet 263: 1599−
1602(198B)]はアミノ酸51及び87間の領域(成長因子ドメイン)
を除去し、それにより得られる変異体がモルモットモデルにおいて比較的ゆるや
かな血漿からのクリアランスを示すことを見いだした。Job@nnessen
ら[Thromb、 Haemostas、 63.54−59(1990)]
も、成長因子ドメインカ吹失されたt−PAがラット及びウサギにおいて5−
10倍に長くなった半減期を有することを見いだした。コラン(Collen)
ら[Blood、 71 :216(1988)]は]アミノ酸6−86(フィ
ンガー及び成長ドメインの一部)を欠失させ、野生型t−PAが5分の半減期で
あるのに対して、得られた突然変異体がウサギにおいて15分の半減期を有する
ことを見いだした。同様に、カイラン(Kaylan)ら[J、 Biol、
Chew、 、 263二3971(1988)]はアミノ酸1−89を欠失さ
せ、野生型t−PAが約2分であるのに対して、この突然変異体のマウスにおけ
る半減期が約15分であることを見いだした。5obelら[C1rculat
ion 81.1362−73(1990)]は、成長因子ドメインが欠失する
か、又は成長因子−クリングル1ドメインが欠失すると共にクリングル2ドメイ
ンが重複し5ているt−PAA然変異体のイヌ及びウサギにおける半減期が長期
化していることを見いだした。さらに、フィンガー及び成長因子ドメインを欠(
t−PAA異体はハムスタニモデルにおいて天然t−PAと比較して10−20
倍減少された血漿クリアランスを有している。この同じ試験にて、重複クリング
ル2ドメインを有するt−PA変変体体3−5倍に減少された血漿クリアランス
を有していること欠失され、3つのアスパラギングリコジル化部位が完全に破壊
された変異体を構築した。この変異体はイヌで試験した場合、野生型t−PAよ
りも長い半減期を有することが示された。成長因子ドメイン又はフィンガードメ
インのみが欠失された変異体もウサギ、モルモット及びラットにおいてクリアラ
ンス速度が減少していることが証明された[Hjggins及びBennett
、^nn、 Rev、 Pharmacol、 Toxical、 、 30
F
91(+990)及びそこの引用文献]。フィンガー及びセリンプロテアーゼド
メイン(t−PAデル(C51−C251))のみから構成されるt−PAA然
変異体もまた、ラット及びウサギにおいて野生型t−PAよりも4−5倍遅い血
漿クリアランス及びそれよりも長い半減期を有していた。しかし、ウサギの末梢
動脈血栓症モデルでは、この変異体のフィブリン溶解力は天然t−PAのそれの
半分程しかなく、そのフィブリン刺激性は顕著に低かった[Trill、 J、
J、ら、Fibrinolysjs 4.131−140(1990)]。
成長因子領域を種々欠失させることが、1987年10月14日公開のEP−A
第241.208号などの特許文献にも報告されている(アミノ酸51−87の
欠失、及びアミノ酸51−173の欠失)。さらに、1987年10月7日公開
のEP−A第240.334号を参照すれば、そこには成熟した天然t−PAの
アミノ酸領域67−69につき、1つ又はそれ以上のアミノ酸を欠失又は置換さ
せることによるその修飾が開示されている。
これらの試験はt−PAのフィンガー及び成長因子ドメインを欠失させると、そ
の血漿クリアランスが顕著に減少することを示している。しかし、同時にこのよ
うな変異体の血栓溶解活性は実質的に減少していることが多い。
t−PAのクリアランス速度を遅(させ、及び/又は半減期を長期化させるもう
1つの手段は、t−PA分子を別の分子と複合体化することである。例えば、t
−pA−ポリエチレングリコールコンジュゲート体は、EP−A第304.31
1号(1989年2月22日公開)に報告されているように、t−PAのクリア
ランス速度を増大させると報告された。t−PAに対するモノクローナル抗体は
、その活性を減少させることな(t−PAのインビボにおける機能的な半減期を
増大させると報告された(1989年11月2日公開のEP−A第339.50
5号を参照のこと)。
t−PAの種々のアミノ酸置換変異体が、t−PAの半減期を増大させたり、そ
のクリアランス速度を減少させたりするそれらの能力について評価された。変異
体R275E (天然の成熟t−PAにおける275位のアルギニンがグルタミ
ン酸と置換されている)は、霊長動物及びウサギにおいて試験した場合、野生型
t−PAよりも約2倍遅いクリアランス速度を有していることが示されたrHo
tchkissらのThrowb、 Ilewost、 、 5g+491(1
987)]−成熟した天然t−PAのアミノ酸63−72の領域における置換、
特に67位及び68位の置換は、t−PAの血漿中半減期を増大させると報告さ
れている[1989年12月28日公開のWO39/12681]。
他の置換変異体の製造方法は、t−PAのグリコジル化部位を非グリコジル化部
位に変換する点に焦点を合わせている。ホッチキス(Hotchkiss)ら[
Thr(至)b、 He−〇st、、60:255(1988)]はt−PA分
子からオリゴ糖残基を選択的に除去し、ウサギにおいて試験した場合、それらの
残基の除去によりt−PAのクリアランス速度が減少することを証明した。エン
ド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼH(E nd。
−H)酵素を使用して117位の高度マンノースオリゴ糖を除去すると、約2倍
に減少したクリアランス速度が得られた。過ヨウ素酸ナトリウムを使用して殆ど
すべてのオリゴ糖残基を酸化すると、野生型t−PAと比較して3倍近く低いク
リアランス速度となった。これらの研究者は、117位のグリコジル化を防止す
るため、t−PA変異体N117Q(天然の成熟t−PAの117位のアスパラ
ギンがグルタミンと置換している)も創製した。この変異体のクリアランス速度
は野生型t−PAよりも低かった。1987年9月23日公開のEP−A 23
8,304、及び1987年6月1日公開のEP−A 227.462も参照の
こと。クリングル−2及びプロテアーゼドメインから構成されるt−PAの非グ
リコジル化変異体は、イヌの冠動脈血栓モデルにおいて野生型t−PAよりも9
倍遅い血漿クリアランス及びそれよりも12倍高い血栓溶解力を有すると報告さ
れた[Martinら。
Fibrinolysis 4(補3):9(要約2681990)]。
延長された循環系半減期及び比較的ゆっくりしたクリアランスを有するt−PA
変異体を製造するための別のアプローチは、t−PA分子にグリコジル化部位を
付加することである。このアプローチの例示として、60.64.65.66.
67.78.79.80.81.82及び103位を適当なアミノ酸と置換し、
これらの残基のうち幾つかの残基又はその近(の残基にグリコジル化部位を有す
る分子を創製することが挙げられる(1989年11月30日公開のWO39/
11531を参照のこと)。
ヒトt−PA分子を修飾するための他の鍵部位はプロテアーゼドメイン内全体に
位置している。S■ithら、(1984年5月24日)のWo 841019
60は、フィブリン溶解活性のある糖タンパク質のフィブリン溶解活性に必須で
あると考えられる触Ix部位をアシル基などの特定のグループを導入することに
よりブロックすることに指向している。t−PAの275/276開裂部位にお
けるタンパク質分解的開裂の機能的な帰結を明らかにするため、Arg275残
基を部位特異的突然変異によって別のアミノ酸、例えばグルタミン酸又はグリシ
ンに変換したc丁7年8月19日公開のEP−A233.013及び1987年
8月13日公開のto 87104722]。フィブリン(ノーゲン)の不存在
下では、これらの突然変異の活性は2重鎖天然t−PAよりも低いが、フィブリ
ンが存在すれば、それらのうちの幾つかは完全なプラスミノーゲン活性能を有す
ることが見いだされた。天然t−PAの277位の突然変異は例えば、1988
年12月28B公開(7)EP−A 297,066、WO86101538(
1988年6月28日発行の米国特許第4.753,879号に対応)、及び1
986年11月12日公開のEP−A 201.153に開示されている。l1
1gg1nsら、 Fibrinolysis 5.43−9(1991)に最
近報告されているように、R275E、に2771t−PA二重突然変異体はプ
ラスミンによる2本鎖を−PAへの変換に完全に耐性であるが、これはフィブリ
ンの存在下におけるプラスミノーゲンの活性化能を大きな程度で保持している(
これは野生型t−PAの約2/3の活性を有している)。野生型t−PAの27
4−277アミノ酸領域に種々の置換を有しているt−PA変異体は1988年
11月23日公開のEP−A 292.009に開示されている。天然t−PA
の275位にグリシンを含有する変異体はプラスミンによる開裂に対する感受性
が100から1000倍低く、フィブリンの不存在下ではプラスミノーゲン活性
化活性を殆ど示さず、フィブリンの存在下ではその活性は顕著であるが、天然t
−PAと比較すると低いことが記載されている。t−PAの276位にプロリン
を有する別の変異体はプラスミンによって変換され、この変異体の1本鎖型より
も顕著に低い活性しか有していない2本鎖型となることが見いだされた。
t−PAのプロテアーゼドメイン内におけるさらなる既知の修飾は414−43
3位(1990年1月17日公開のEP−A 351.246) 、及び296
−299位、416−418位、及び426位、427位、429位、430位
(1990年3月22日公開のWo 90102798)である。t−PA分子
の296−302アミノ酸領域はt−PAのプロテアーゼ部分に殆どのセリンプ
ロテアーゼには存在しないユニークな挿入を含有しているが、これはt−PA分
子の2つの重要な機能に影響することが示されている。Madisonら[Na
ture 339.721−724(1989)及びProc、 Natl、
Acad、 Set、 、 U、 S、^、 87.3530−3533(19
90)]は、この領域はt−oAと
FAI−1との相互作用を制御していることを証明した。そのプロテアーゼの2
96−299領域がt−PAとFAI−1との相互作用に関与していることが確
かめられたことに加え、Bennettら[J、 Biol、 Ches、 2
66、5191−5201(1991)]の最近の研究において、この領域がt
−PAがプラスミノーゲンを活性化できる速度を増大させるフィブリノーゲン及
びフィブリンの能力にも関与していることが証明された。Bennettらは、
テトラ−アラニン置換KHRR(296−299)AAAAt−PA変異体が野
生型t−PAと比較して顕著に改変された酵素特性を有することを観察したので
ある。この変異体の親桟基は殆どのセリンプロテアーゼには存在しない挿入ルー
プにあるが、これはトリペプチド基質S−2288(H−D−インロインルーし
一プロリルーし一アルギニンーp−ニトロアニリドニ塩酸塩)に対する正常なア
ミド溶解活性を有しているが、刺激物質の不存在下、又は弱い刺激物質フィブリ
ノーゲンの存在下におけるヒトGlu−プラスミノーゲンに対する活性は減少し
ている。しかし、フィブリンの存在下では、この変異体は野生型t−pAよりも
3倍近く高い活性を示した。フィブリノーゲンの存在下に減少する活性とフィブ
リンの存在下における比較的高い活性とを組み合わせた効果によって、KHRR
(296−299)AAAAのフィブリン特異性は野生型のt−PAと比較して
殆どマグニチュードのオーダーで高くなる。
吸血コオモリ(Desmodus rotundus)の毒液のt−PA (B
at−PA)はフィブリンによって、組換えヒトt−PAが250倍であるのに
対して、45.000倍刺激されることが見いだされた[Gardellら、
J、Biol、Che+*、264.17947−52(1989)]。
これは、ヒトt−PAとの相同性の程度が高いにも拘わらずである[EP−A3
52.119 (1990年1月24日公開)及びEP−A 383.417
(1990年8月22日公開)を参照コ。EP−A 352,119によれば、
完全長Bat−PA及びPenn1caら、 Nature 301,214−
221(1983)に記載されているヒトt−PA間のフィンガー、上皮成長因
子及び第1クリングルドメインにおける配列相同性はそれぞれ、78%、75%
及び67%である。ヒトt−PAでは、第2クリングルドメイン内のリジン結合
部位は活性のフィブリン誘導刺激に重要な役割を果たしていると考えられる。こ
のドメインはコオモリt−PA配列に対応のものを有さないので、その顕著なフ
ィブリン特異性は、現在まで未確定の1つ又はそれ以上の異なる領域にその原因
をめなければならない。大腿部動脈血栓症を有するウサギでは、コオモリt−P
Aは強力かつフィブリン特異的な血栓溶解物質であるように思われる[5heb
uskiら、 Fibrinolysis 4(補、3):97(要約248X
1990)]。
プラスミノーゲンアクチベーター及び第2世代のその誘導体の概論は、Harr
is。
ts in Medicinal Chemistry、 23巻、12章(1
988)、及びHiggins及びBennett、前掲などがある。
より新しいかつ種々の局面で良好なt−PA動物質すぐに用意できる証拠を先の
開示により提示したが、薬理学的特性が改善されたt−pA変異体のさらなる要
求は存在する。より詳細には、296−302の全領域、特に296−299が
絡むなどの解く的の突然変異によりフィブリン特異性などの望ましい特性が付与
されるが、フィブリノーゲン刺激(又は血漿−刺激)活性よりもフィブリン刺激
(又は血漿凝血(血餅)刺激)活性のほうが顕著に高い、即ち野生型ヒトt−P
Aよりもフィブリン(又は血漿凝血)特異性が高いt−PA変異体であるため、
凝血の部位においてのみ機能し、全身的には機能しない変異体を提供するのが望
ましいであろう。全身活性が野生型t−PAよりも減じられたこのような分子は
出血傾向合併症及び/又は再梗塞の発症率を減少させると期待される。さらに、
フィブリン特異性が改善されると共に野生型t−PAの血漿凝血溶解活性を本質
的に保持しているt−PA変異体も望まれよう。特に、フィブリン特異性と長期
の半減期又はゆっくりとした血漿からのクリアランスとを併せ持つt−PA変異
体が望まれよう。このようなt−PA変異体が生産できれば、深部静脈血栓の処
置、心筋梗塞後の再還流処置、肺塞栓の処置に有益であろうし、ポーラス注射を
使用する処置も可能となるであろう。
従って、本発明の目的は、治療学的及び製薬的特性が改善されたフィブリン特異
的なヒトt−PA分子を提供することである。
この目的及び他の目的は当業者ならば、明白であろう。
!肌の!!
上記の目的は、成熟野生型ヒトt−PA分子の274 277位のアミノ酸のF
RTK配列がL HS Tに改変されたヒト組織プラスミノーゲンアクチベータ
−(t−PA)変異体を提供することによって達成される。
このように、本発明は、成熟野生型ヒトt−PAアミ、/酸配列の274−27
7位にアミノ酸LH8Tを含有するt−PAアミノ酸配列変異体であって、t−
PAの生物活性を示し、フィブリン特異性が野生型ヒトt−PAと比較して顕著
に増大しており、そのために非折りたたみt−PAよりも優先的に血餅の部位に
おいて機能する該変異体を提供するものである7本発明の変異体は、1本鎖又は
2本鎖形態いずれでも存在できる天然t−PAとは異なり、275及び277位
におけるプロテアーゼ開裂に耐性である点からプロテアーゼ耐性であり、従って
インビボにて代謝的に2本鎖形態に変換されない。
他の態様として、本発明は上記の変異体をコードするDNA配列、このDNA配
列を形質転換宿主細胞において発現できる複製可能な発現ベクター、影貫転換さ
れた宿主細胞、及びその宿主細胞を培養し7て該1−PAi異体をコードするD
NAを発現させることを特徴とする方法を提供する。
また別の態様として、本発明は、本発明のt−PA変異体の治療学的有効量を製
薬的に許容される担体と共に含有してなる、血管状態又は血管疾患を処置するた
めの組成物を提供する。
本発明はさらに別の態様として、本発明のt−PA変異体の有効量を哺乳動物に
投与することを特徴とする、哺乳動物の血管状態又は疾患を処置するための方法
を提供する。
また、本発明は、本発明のt−PA変異体の治療学的有効量を製薬的に許容され
る担体と共に含有してなる、フィブリ二ノ沈着又は接着形成もしくは再形成を予
防するための組成物を提供する。
さらに、本発明は、潜在的なフィブリン又は接着形成のある哺乳動物におけるそ
の部位に本発明t−PA変異体の有効量を投与することを特徴とする、フィブリ
ン沈着又は接着形成もしくは再形成を予防するための哺乳動物の処置方法を提供
する。
図面の簡単な説明
第1図はpRK、t−PAの構築の模式図である。ヒトt−PA cDNAt−
Hindnl及びBa1lで消化し、それを真核生物発現ベクターpRK7のH
indll[及び5at1部位間に挿入した。
−」なる用語は、通常は5つのドメイン(フィンガー、成長因子、タリングルー
1、クリングル−2、及びプロテアーゼドメイン)からなる構造を有しているフ
ィブI几/溶解活性を有するヒト内因性r組織型)プラスミノーゲンアクチベー
ターを意味するが、5つのドメインとはいってもそのうちの幾つかのドメインを
有している、又はそのドメインの幾つかが反復しているt−PAでありでもそれ
が血栓溶解物質として機能するならば、それらも包含する意味である。t−PA
は、プラスミノーゲンをプラスミンに変換できるプロテアーゼドメイン及びフィ
ブリン結合性に少なくとも一部分は関与していると考えられているN末端領域か
ら構成される2つの機能的な領域を最低限、含んでいる。従って、これらの用語
は、上記の機能ドメインをポリペプチドのアミノ酸配列の一部として含有してい
るそのようなポリペプチドをも包含する。生物学的に活性な形態のt−PAは、
この分子の上記2つの機能領域及びt−PAの供給源本来のそれら以外のt−P
Aの他の部分を含有する形態とじで組換え細胞培養系によって生産することがで
きる。各個体のt−PAのアミノ酸配列における1つ又はそれ以上のアミノ酸の
相違によって示されるように、個体間毎に天然のアレル変異体が存在し、また生
じ得ることは理解されよう。
「野生型t−PAJ、「天然t−PAJ、[野生型ヒトt−PAJ及び「天然ヒ
トt−PAJなる用語は天然配列のヒトt−PA、即ち1988年8月23日発
行の米国特許番号第4,766.075号にて報告されているcDNAによって
コードされているt−PAを意味する。このt−PA分子のアミノ酸部位の番号
又は位置は米国特許番号第4.766.075号(前掲)に従って決めている。
t−PAは天然起源から得ることができる。さらに、t−PAは、例えばチャイ
ニーズハムスター卵巣(CHO細胞)又はヒト腎肝293細胞などの組換え発現
系から入手することもできる。
r (t−PA)生物活性」、「生物学的に活性なJ、「活性」及び「活性な」
なる用語は、血漿凝血の存在下、又はフィブリンの存在下の52251検定、5
2288検定、血漿凝血溶解検定、又は他の適当な検定において測定される、t
−pA分子がプラスミノーゲンをプラスミンに変換できる能力を意味する。本発
明のt−PA分子はプラスミンによる2重鎖t−PAへの変換に耐性であるので
、1本鎖として検定される。検定(群)は活性の潜在的な調節物質、例えばフィ
ブリン、フィブリノーゲン、血漿及び/又は血漿凝血の存在又は不存在下に実施
すればよい。
「血餅(凝血)溶解活性」なる用語は、上記の検定を使用し、精製フィブリン又
は血漿から誘導されることに無関係な血餅を溶解するt−PA分子の活性を意味
する。
「フィブリン特異性」なる用語は、52251検定におけるフィブリノーゲン依
存性比活性に対するフィブリン依存性比活性の比率が野生型rt−PAよりも高
い、好ましくは少なくとも15の比率を示す突然変異体の活性を意味する。
「クリアランス速度」及び「クリアランス」なる用語は、t−PA分子が血流か
ら除去される速度を意味する。クリアランスが減少されていれば、そのt−PA
変異体は天ff1t−PAよりもゆっくりと消失することを意味し、クリアラン
スが増大していれば、そのt−PAは天然t−PAよりも迅速に消失するなど、
クリアランスは天ff1t−PAと比較して測定される。
「アミノ酸」及び「アミノ酸群」なる用語は天然に存在するすべての12−α−
アミノ酸を意味する。この定義は、ノルロイシン、オルニチン、及びホモシステ
ィンを包含するものである。アミノ酸は、以下の1文字又は3文字命名法によっ
て特定される:
Asp D アスパラギン酸 11el イソロイシンThr T スレオニン
Leu L ロイシンSer S セリン Tyr Y チロシンGlu E
グルタミン酸 Phe F フェニルアラニンPro P プロリン His
Hヒスチジンciy c グリシン Lys K リジンAla A アラニ
ン Arg RアルギニンCys Cンスティン Trp W トリプトファン
Val V バリン Gin Q グルタミンMet M メチオニン Asn
N アスパラギンこれらのアミノ酸は化学組成及びそれらの側鎖の性質に応じ
て分類することができる。これらのアミノ酸は、帯電及び非帯電アミノ酸と大き
く2つのグループに分類される。これらのグループはそれぞれサブグループに分
割され、アミノ酸はさらに厳密に分類できる・
「改変」、「アミノ酸配列改変」、「変異体」及び「アミノ酸配列変異体」なる
用語は、アミノ酸配列が天然t−PAと比較して幾つがの相違点を有しているt
−PA分子を意味する。普通、変異体は天然t−PAと少な(とも80%の相同
性を有しているが、天然t−PAとは少なくとも約90%で相同的であるのが好
ましい。
本発明の範囲内にあるt−PAのアミノ酸配列変異体は野生型ヒトt−PAの2
74−277位のアミノ酸部位にLH8Tの置換を有しており、さらに特定の他
の位置に置換、欠失及び/又は挿入を有している場合もある。
置換t−PA変異体は、天然t−PA配列中の少なくとも1つのアミノ酸残基が
除去され、その同じ部位に別のアミノ酸が挿入されているものである。この置換
は、分子内のアミノ酸1つだけを置換させる場合は1つでよ(、あるいは同じ分
子内に2つ又はそれ以上のアミノ酸を置換する場合は多数であってもよい。
電荷及び/又は構造が天然アミノ酸とは有意に異なる側鎖を有するアミノ酸で置
換すれば、t−PA分子の活性を実質的に変動させることができる。このタイプ
の置換を行えば、この分子の置換領域のポリペプチド骨格の構造及び/又は電荷
又はハイドロホビシティーに影響を与えることができると期待される。
t−PA分子の活性は、天然分子の側鎖と電荷及び/又は構造が類似している側
鎖を有するアミノ酸で置換すれば、穏やかに変動させることができょう。このタ
イプの置換は保存的置換と呼ばれるが、この分子の置換領域のポリペプチド骨格
の構造又は電荷又はハイドロホビシティーのいずれかも実質的に変化させないと
期待される。
挿入t−PA変異体は、天然t−PA分子の特定の位置にあるアミノ酸のすぐ隣
に1つ又はそれ以上のアミノ酸が挿入されたものである。「アミノ酸のすぐ隣に
」とは、アミノ酸のα−カルボキシ又はα−アミノ官能基のいずれかに連結する
ことを意味する。この挿入はアミノ酸1つ又はそれ以上であってよい。普通、挿
入は1つ又は2つの保存的アミノ酸から構成される。電荷及び/又は構造が挿入
部位に隣接するアミノ酸と類似し、ているアミノ酸は保存的と規定される。別に
、本発明は、挿入部位に隣接するアミノ酸とは実質的に異なる電荷及び/又は構
造を有するアミノ酸の挿入も包含している。
欠失変異体は、天Mt−PA分子の1つ又はそれ以上のアミノ酸が除去されてい
るものである。普通、欠失変異体は、t−PA分子の特定の領域にある1つ又は
2つのアミノ酸が欠失されている。
t−PAアミノ酸配列変異体を説明するために本明細書全体で使用している命名
法を次に説明する。t−PAのポリペプチド鎖の特定のアミノ酸の位置は数字で
特定している。この数字は、1988年8月23日発行の米国特許番号第4,7
66.075号に記載されている成熟野生型ヒトt−PAポリペプチドのアミノ
酸配列のアミノ酸位置を意味する。t−PA変異体の実際の残基番号はその分子
の欠失又は挿入によって上記のような番号の並びではないが、本明細書では、t
−PA変異体内の同様に位置した残基もこれらの数字によって命名している。こ
れは例えば、部位特異的な欠失又は挿入変異体に存在する。アミノ酸の特定には
1文字コードを使用している。置換アミノ酸は、野生型アミノ酸のポリペプチド
鎖の位置を示す数字の左側に野生型アミノ酸を特定し、そしてその数字の右側に
置換されたアミノ酸を特定することで命名している。
例えば、野生型ヒトt−PAの274.275.276及び277位のアミノ酸
において、フェニルアラニン(F)、アルギニン(R)、イソロイシン(I)及
びリジン(K)をアミノ酸ロイシン(L)、ヒスチジン(H)、セリン(S)及
びスレオニン(T)と置き換えると、F274L、R275H,I276S、に
277Tt−PA、 又はより短<スれ+fFRIK(274−277)LH8
Tt−PAと命名される。
欠失変異体は、包括的な欠失のいずれかの端のアミノ酸残基及び位置を示し、示
したアミノ酸の左側にギリシャ文字「△」を配置することによって特定される。
例えば、アミノ酸296−299の欠失を存するt−PA変異体はΔに296−
H297〜R298−R299t−PA (ここに、K、H及びRはそれぞれ、
アミノ酸リジン、ヒスチジン及びアルギニンを表す)と示される。1つのアミノ
酸、例えばに296が欠失される場合は、Δに296と表される。挿入t−PA
変異体は、挿入されたアミノ酸の回りを括弧「[]」でくくり、挿入のいずれか
の側のアミノ酸の位置を示すことによって挿入の位置を示して命名される。例え
ば、94位のグルタミン酸と95位のアスパラギン酸との間にアミノ酸アラニン
(A)が挿入される場合は、F94[A]D95と表される。読み易くするため
に、カンマ「。
」を使用し、1つの分子に存在する多重突然変異を分離して表し、また幾つかの
t−PA変異体分子を同時に挙げる場合には、セミコロン「:」を使用して、構
築された個々のt−PA変異体分子を分離して表す。
「・・・をコードするDNA配列」、「・・・をコードするDNAJ及び「・・
・をコードする核酸」なる用語は、デオキシリボ核酸の鎖に沿ったデオキシリボ
ヌクレオチドの順序又は配列を意味する。これらデオキシリボヌクレオチドの順
序によって、ポリペプチド鎖に沿ったアミノ酸の順序が決められる。従って、D
NA配列はアミノ酸配列をコードしている。
「複製可能な発現ベクター」及び「発現ベクター」なる用語は、外来DNA片が
既に挿入することのできた、通常は2本鎖であるDNA片を意味する。外来DN
Aは異種DNAと規定され、これは宿主細胞内に天然では見いだされないDNA
である。このベクターは、外来即ち異1iDNAを適当な宿主細胞に輸送するた
めに使用される。ベクターは宿生細胞内に入ったなら、宿主の染色体DNAとは
独立して複製でき、ベクター及びその挿入された(外来)DNAの幾つかのコピ
ーが創製される。さらに、このベクターは、外来DNAをポリペプチドに翻訳さ
せる必須要素を含有している。外来DNAによってコードされているポリペプチ
ドの多くの分子はこのようにして迅速に合成することができる。
「形質転換宿主細胞」及び「形質転換」なる用語は、DNAを細胞に導入するこ
とを意味する。この細胞は「宿主細胞」と呼ばれ、原核生物又は真核生物細胞の
いずれでもよい。典型的な原核生物宿主細胞としては大腸菌の種々の株が挙げら
れる。典型的な真核生物宿主細胞は、チャイニーズハムスター卵巣細胞又はヒト
腎肝293細抱などの哺乳動物である。導入されるDNAは通常、挿入されたD
NA片を含有するベクターの形態にある。導入DNA配列は宿主細胞と同じ種又
は宿主細胞とは異なる種由来のいずれでもよく、又は何等かの外来DNA及び何
等かの同種DNAを含有する雑種DNA配列であってもよい。
N、一般的な方法
本発明の変異体は、野生型ヒトt−PAアミノ酸配列の274.275.276
及び277位アミノ酸部位にそれぞれ、アミノ酸ロイシン(L)、ヒスチジン(
H)、セリン(S)、及びスレオニン(T)を必要不可欠なものとして含有する
。
この改変により、プラスミン開裂部位が喪失され、そのため、得られた変異体は
実質的に1本鎖形態となる。このような変異体はさらに、他のアミノ酸置換、欠
失又は挿入を含有することで、フィブリン特異性がさらに向上でき、及び/又は
血漿半減期の増大又はクリアランスの遅速などの付加的な所望の性質を付与する
ことができる。
フィブリン特異性をさらに改善するため、FRIK(274−277)LH8T
t−PA変異体は例えば、セリンプロテアーゼドメインの296−302アミノ
酸部位、好ましくは296−299部位でさらに突然変異することができる。好
ましい変異体では、野生型t−PAの296−299部位のアミノ酸リジン(K
)、ヒスチジン(H)、アルギニン(R)、アルギニン(R)それぞれがアラニ
ンとa*換;tらh、FRIK(274−277)LH5T、KHRR(296
−299)AAAAt−PA変異体となる。野生型t−PAの299位のアルギ
ニンをアスパラギン酸と置換するのは、フィブリン特異性をさらに改善させる別
の可能性ある手段である。さらに好ましい変異体では、野生型t−PAの296
.297及び301位アミノ酸のリジン(K)、ヒスチジン(H)、及びプロリ
ン(P)がそれぞれ、グルタミン(Q)、アスパラギン(N)及びセリン(S)
と置き換えられ、FRIK(274−277)LH3T、に296Q、H297
N、P301St−PA変異体となっている。
分子のクリアランスを減少させ得る、可能性ある付加又は改変突然変異を例示す
れば、天然t−PAアミノ酸配列における103位スレオニン又は67位チロシ
ンのアスパラギンとの置換、又は107位アラニンのセリンとの置換と一緒の1
05位セリンのアスパラギンの置換(1989年11月30日公開のWO39/
11531L及び/又は天然t−PAアミノ酸配列における117位又は184
位のアスパラギンのアラニン又はセリン、又は好ましくはグルタミンとの置換な
どが挙げられる。クリアランス速度及び/又は半減期を改善させる別の手段は、
本発明のFRIK(274−277)LH3Tt−PA変異体からフィンガー及
び/又は成長因子ドメインの一部又はそのすべてを除去することである。あるい
は、又はさらに、天然t−PA分子の例えば60.64.65.66.67.7
8.79.80.81.82及び103位アミノ酸位の1つ又はそれ以上の部位
に、又はそれらの近傍にグリコジル化部位を4−1加することによって、循環半
減期を延長させ、又はクリアランスをゆっくりとさせることができる。
また、本発明の分子の特定の部位を置換し、又は欠失を含有させることで、チモ
ーゲニンティー(zymogenici ty)などの付加的な所望の性質を付
加させることができる。ヒトt−PAにおけるこれらの位置としては例えば、4
16−418位のそれぞれリジン、ヒスチジン及びグルタミン酸のアラニンどの
置換、94位のグルタミン酸のアラニンとの置換、端び/又は95位アスパラギ
ン酸のアラニン又はグリコジル化との置換、及び426.427.429及び4
30位のそれぞれグルタミン酸、アルギニン、リジン及びグルタミン酸のアラニ
ンとの置換が挙げられ、これらは例えば1990年3月22日公開のWO901
02798に開示されている。
適当な多重突然変異体としては例えば、以下のものが挙げられる:FRIK(2
74−277)LHST、KHRR(296−299)AAAA t−PA;F
RIK(274−277)LHST、R299D t−PA:FRIK(274
−277)LHST、に296Q、H297N、P301S t−PA;FRI
K(274−277)LHST、T103N t−PA : FRIK(274
−277)LHST、5105N、A107S t−PA : FRIK(27
4−277)LHST、N117Q t−PA ; FRIK(274−277
)LHST、KHRR(296−299)AAAA、T103Ni−PA: F
RTK(274−277)lIlsT、R299D、T103’N t−PA
:FRIK(274−277)LHST、に296Q、H297N、P301S
、Ti03N t−PA; FRIK(274−277)LHST、KHRR(
29’6−299)A、AAA、3105N、Al 07S t−PA;FRI
K(274−277)LHST、R299D、5105N、A107S t−P
A:FRIK(274−277)LHST。
K296Q)、H297N、P301S、5105N、A107S t−PA;
FRIK(274−277)LHST、KHRR(296−299)AAAA、
N117Q t−PA;FRTK(274−277)LHST、R299D、N
117Q t−PA;FRIK(274−277)LHST、に296Q、H2
97N、P301S、N117Q t−PA:FRlK(274−277)LH
ST、T103N、N117Q t−PA;FRIK(274−277)LHS
T、5105N、A107S、N117Qt−pA;FRIK(274−277
)LHST、KHRR(296−299)AAAA、Tl03N、N117Q
t−P、A;FRIK(2747277)LHST、KHRR(296−299
)AAAA、5105N、A107S、N117Q t−PA;FRIK(27
4−277)LHST、Y67N t−PA:FRIK(274−277)LI
ST、N117A t−PA;FRIK(274−277)LHST、N117
S t−PA;FRIK(274−277)LHST、N184A t−PA;
FRIK(274−277)LHST、N184S t−PA;FRIK(27
4277)LHST、N184Q t−PA:FRIK(274−277)LH
ST、Y67N、N117A t−PA;FRIK(274−277)LHST
、Y67N、N117S t−PA;FRIK(274−277)LHST、Y
67N、N117Q t−PA:FRIK(274−277)LHST、丁10
3N、N184A t−PA;FRIK(274−277)LHST、Y67N
、N184A t−PA;FRIK(274−277)LHST、T103N、
N184S t−P、A;FRIK(274−277)LIST、KHRR(2
96−299)AAAA、T103NJJ184S t−PA ; FRIK(
274−277)LHST、Y67N、N184S t−PA:FRIK(27
4−277)LHST、T103N、N184Q t−PA;FRIK(274
−277)LHST、Y67N、N184Q t−PA;FRIK(274−2
77)LHST、D95G t−PA;FRIK(274−2,77)LIST
、E94A、D95A t−PA;FRIK(274−277)LHST、E9
4A、D95A、T103N t−PA;FRIK(274−277)LIST
、E94A、D95A、N117Q t−PA;FRIK(274−277)L
HST、E94A、D95A、3105N、A107s t−PA:FRIK(
274−277)LHST、KI−(RR(296−299)AAAA、E94
A、D95A t−PA : FRIK(274−277)LHST、KHRR
(296−299)AAAA。
E94A、D95A、T103N t−PA: FRIK(274−277)L
HST、KHRR(296−299)AAAA、E94A、D95A、N117
Q t−PA : FRIK(274−277)LHST、KHRR(296−
299)AAAA、E94A。
D95A、8105N、A107S t−PA:FRIK(274−277)L
HST。
K416A、H417A、E4]8A t−PA;FRIK(274−277)
LHST、E426A、R427A、に429A、E430A t−PA:FR
IK(274−277)LHST、に429Y t−PAoB、変異体の構築
本発明のt−PAアミノ酸配列変異体は好ましくは、野生型t−PAをコードす
るDNA配列を突然変異させることによって構築される。一般には、DNAの特
定の領域又は部位を突然変異誘発のために標的化するものであり、従ってこれを
行うための一般的手法は部位特異的突然変異誘発と呼ばれる。このような突然変
異は、制限エンドヌクレアーゼ(特定の部位でDNAを開裂する)、ヌクレアー
ゼ(DNAを分解する)、及び/又はポリメラーゼ(DNAを合成する)などの
DNAを改変する酵素を使用して行う。
1、単純な欠失及び挿入
DNAを制限エンドヌクレアーゼで消化した後、連結させれば、サムプルツク(
Sambrook )らの15.3項[Mo1ecular Cloning、
A Laboratory Manual、 2版、 b。
ld Spring Harbar Laboratory Press、ニュ
ーヨーク(1989)]に記載されているように、欠失を生じさせることができ
る。この方法を使用するためには、外来DN、へをプラスミドベクターに挿入す
るのが好ましい。外来(挿入)DNA及びベクターDNAの両者の制限地図は利
用可能でなければならず、又は外来DNA及びベクターDNAの配列は知られて
いなければならない。外来DNAは、ベクターには存在しないユニークな(唯一
の)制限部位を有していなければならない。次いで、適当な制限エンドヌクレア
ーゼをその酵素の製造元が教示している条件下で使用し、これらのユニークな制
限部位間で消化し、外来DNAに欠失を施す。
使用する制限酵素が平滑末端又は適合する末端を生じさせるなら、バクテリオフ
ァージT4 DNAリガーゼなどのりガーゼを使用し、ATP及びサムプルツク
ら(前掲)の1.68項に記載されているりガーゼ緩衝液の存在下に16℃で1
−4時間、得られた混合物をインキュベートすることにより、それらの末端は直
接に連結させることかできる。これらの末端が適合しない場合は、消化DNAの
突出した1本鎖末端を充填するために4つのデオキシリボヌクレオチド三リン酸
が必要であるDNAポリメラーゼ■又はバクテリオファージT4 DNAポリメ
ラーゼのクレノー断片を使用し、まず始めにそれらを平滑末端とする。あるいは
、これらの末端は、DNAの突出した1本鎖を切断(カッティング・バック)す
ることにより共に機能するヌクレアーゼS1又はヤエナリ・ヌクレアーゼ(■曲
g−bean nuclease)などのヌクレアーゼを使用して平滑末端にす
ることもできる。次いで、得られたDNAをリガーゼを用いて再連結する。これ
により得られた分子がt−PA欠失変異体である。
同様のストラテジーを使用することによって、サムプルツクら(前掲)の15゜
3項に記載されているように、挿入変異体を構築することができる。外来DNA
をユニークな制限部位(群)において消化した後、オリゴヌクレオチドを、外来
DNAが切断されたその部位に連結する。このオリゴヌクレオチドは、挿入する
所望のアミノ酸をコードするように設計したものであり、また直接に連結できる
ように、消化した外来DNAの末端と適合する5′及び3°末端をさらに有して
いる。
2、すりゴスクレオチド−媒介性突然変異誘発オリゴヌクレオチド特異的突然変
異誘発は本発明の置換変異体を製造するための好ましい方法である。これは、本
発明の欠失及び挿入変異体を簡便に製造するためにも使用できる。この手法は、
アデルマン(^de1man)らによって開示されて一般には、少なくとも25
ヌクレオチドのオリゴヌクレオチドを使用し、t−pA分子の2つ又はそれ以上
のヌクレオチドを挿入、欠失又は置換する。最適なオリゴヌクレオチドは、突然
変異をコードするヌクレオチドのいずれかの側のヌクレオチドと完璧に適合する
12から15のヌクレオチドを有している。これにより、オリゴヌクレオチドが
1本MDNAの鋳型分子と適切にハイブリダイズするようになる。このオリゴヌ
クレオチドは、フレア(Crea)ら[Proc、 Natl、^cad、 S
et。
、 U、 S、^、 75.5765(197g)]に記載されている手法など
の当業者に周知の手法によって容易に合成することができる。
DNA鋳型分子は、野生型cDNA t−PA挿入体を有するベクターの1本鎖
の形態である。この1本鎖の鋳型は、バクテリオファージM13ベクター(市販
されているM13+epL8及びM13mp19が適当である)、又はベイラ(
Veira)ら[11eth、Enzymol、 153.3(19g?)]に
記載されている1本鎖ファージの複製起点を含有するベクターのいずれかから誘
導されるベクターによって作成することができるのみである。従って、突然変異
しようとするcDNA t−PAは、1本鎖の鋳型を創製するためにこれらのベ
クターの1つに挿入しなければならない。1本鎖の鋳型の生産は、サムプルツク
ら(前掲)の4.21−4.41項に記載されている。
野生型t−PAを突然変異するには、適当なハイブリダイゼーションの条件下で
1本鎖DNAの鋳型分子とアニーリングする。次いで、DNAポリマー化酵素、
通常は大腸菌(E、coli)DNAポリメラーゼIのクレノー断片を加える。
この酵素は、突然変異を有するDNA鎖を合成するために、プライマーとしてオ
リゴヌクレオチドを利用する。従って、DNAの1つの鎖がベクターに挿入され
る野生型t−PAをコードしており、第2のDNAの鎖が同じベクターに挿入さ
れた突然変異形態のt−PAをコードしているヘテロ二重ラセン分子が形成され
る。次いで、このヘテロ二重ラセン分子を適当な宿主細胞、通常はE、coli
J M 101などの原核生物に形質転換する。得られた細胞を発育させた後
、それをアガロース平板にプレートし、32−Pで放射線標識したオリゴヌクレ
オチドプライマーを使用してスクリーニングし、突然変異されたt−PAを含有
するコロニーを同定する。
そのようなコロニーを選択し、t−PA分子に突然変異が存在しているかを確認
するため、DNAの配列決定を行う。
1つ以上のアミノ酸が置換されている突然変異体は、幾つかの方法の中の1つの
方法によって生成させることができる。ポリペプチド鎖中に複数のアミノ酸を近
接して一緒に配置させる場合は、所望のアミノ酸置換のすべてをコードする1つ
のオリゴヌクレオチドを使用して同時に突然変異させることができる。しかし、
アミノ酸が互いに若干距離をおいて位置している場合(例えば、1oアミノ酸以
上で分割されている場合)は、所望の変化をすべてコードする単一のオリゴヌク
レオチドを生成させるのは比較的困難である。その場合は代わりに、2つの代替
方法のいずれかを使用すればよい。第1の方法では、置換させる各アミノ酸毎に
オリゴヌクレオチドを別々に創製する。次いで、それらのオリゴヌクレオチドを
1本鎖鋳型DNAに同時にアニーリングすれば、この鋳型から合成された第2の
DNA鎖は所望のアミノ酸置換をすべてコードすることになる。別の方法は、2
つ又はそれ以上の突然変異誘発工程によって所望の突然変異体を生産することに
関する。第1工程は単一突然変異体について記載しているとおりの方法である;
野生型t−PA DNAを鋳型として使用し、第1の所望のアミノ酸置換(群)
をコードするオリゴヌクレオチドをこの鋳型とアニーリングし、次いでヘテロ二
重ラセンDNA分子を生成させる。第2の突然変異誘発工程は、突然変異誘発の
第1工Wで調製した突然変異DNAを鋳型として使用する。従って、この鋳型は
既に1つ又はそれ以上の突然変異を含有している。次いで、付加的な所望のアミ
ノ酸置換(群)をコードしているオリゴヌクレオチドをこの鋳型とアニーリング
すると、得られるDNAの鎖は、第1及び第2工穆の突然変異誘発の両者に由来
する突然変異を新たにコードすることになる。この得られたDNAは、第3の突
然変異誘発工程、などにおいて鋳型として使用することができる。
t−PA変異体をコードするDNAをポリペプチドとして発現させるため、この
DNAをベクターから切り取り、真核生物宿主細胞発現にとって適切な発現ベク
ターに挿入する。長期の安定なt−PA生産のためには、チャイニーズハムスタ
ー卵巣(CHO)細胞が好ましい。しかし、本発明はCHO細胞におけるt−P
A変異体の発現に限定されるものでな(、特に、実験目的にt−PA変異体を一
時的にしか発現させる必要がない場合などは、多くの他の細胞型が使用できるこ
とが知られている。
原核生物は、本発明の最初のクローニング工程にとって好ましい。原核生物は、
DNAの迅速な大量生産、部位特異的突然変異に使用される1本MDNAの鋳型
の生産、多(の突然変異体の同時スクリーニング、及び生成される突然変異体の
DNAの配列決定にとって特に有用である。適当な原核生物宿主細胞には、E、
coli(大腸菌)K12株294 (ATCCNo、31.446) 、E、
coli株W3110 (ATCCNo、27.325) 、E、coli X
1776 (ATCCNo。
31.537)、及びE、coli Bなどがある。しかし、HBIOI、JM
lol、NM522、NM538、NM539などのE、coliの他の多くの
株、並びに他の多くの原核生物の種及び属も同様に使用することができる。
原核生物はDNA配列の発現のためにも宿主として使用できる。上記に挙げたE
、coli株の他、バフラス・ズブチリス(Bacillus 5ubtili
s)などのバシラス属、サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella
typhimuriu■)又はセラチア・マルセサンス(Serratia m
arcesans)などの他の腸内細菌、及び種々のシュードモナス(Pseu
domonas)種などもすべて宿主として使用できる。
これらの宿主は、その宿主細胞と適合する種由来のレプリコン及び制御配列を含
有するプラスミドベクターと共に使用する。そのベクターは通常、複製部位、形
質転換された細胞内において表現型の選択性を付与するマーカー遺伝子、1つ又
はそれ以上のプロモーター、及び外来遺伝子を挿入するための幾つかの制限部位
を含有するポリリンカー領域を含有する。E、coliの形質転換に通常使用さ
れるプラスミドには例えば、pBR322、pUc18、pUc19、pUc1
18、pUc119、及びブルースクリプト(Bluescript)M 13
などがあり、これらはすべてサムプルツクら(前掲)の1.12−1.20項に
記載されている。
しかし、多くの他の適切なベクターも同様に利用可能である。これらのベクター
はアンピシリン及び/又はテトラサイクリン耐性をコードする遺伝子を含有して
おり、それによりこれらのベクターによって形質転換された細胞はそれらの抗生
物質の存在下に発育することが可能となる。
原核生物ベクターに最も普通に使用されるプロモーターとしては、β−ラクタマ
ーゼ(ベニンリナーゼ)及びラクトースプロモーター系[チェンジ(Chang
)ら776号]、及びアルカリホスファターゼ系が挙げられる。これらは最も普
通に使用 ゛ド配列に関する詳細も既に開示されており、当業者ならば、それら
をプラスミドベクターに機能的に連結させることができる〔シーベンリスト(S
iebenlist)らの本発明の実施には、原核生物に加え、糸状菌又は酵母
などの真核微生物も適している。下等真核生物宿主の微生物の中では、サツカロ
マイセス・セレビシアエ(Saccharomyces cerevisiae
)、又は普通のパン酵母が最も普通に使用される。しかし、他の多くの属、種及
び株が市販され、かつそれらは本発明に有用であり、例示すればシゾサッカロv
イセス・ボムベ(Schizosaccharomyces pombe) [
Beach及びNurse、 Nature、 290:140(1981)
: 1985年5月2日公開のEP 139゜383コ :クルイベロマイセイ
ス(Kluyveromyces)宿主(米国特許第4. 943゜529号:
Fleerら、前掲)、例えばに、ラクチス(K、 1actis)[MW9
8−8 C。
CB5683.CB54574 :Louvencourtら、J、Bacte
rfol、、737(1983)]、K。
フラジリス(K、fragilis) (ATCC12,424) 、K、 ブ
ルガリカス(K、 bulgaricus)(ATCC16,045)、に、ウ
ィッケラミイ(K、wickeramii) (ATCC24,178):に、
ワルチイ(K、valtii)(ATCC56,500) 、K。
マルキサヌス(I[、marxianus)+varrotia [EP 40
2. 226] :ビシア・パストリス(Pichia pastoris)
[E P 183. 070 ; 5reekrfchnaら、J、hsic
1ierobio1.、2g:265−2778(198g)] :カンジダ(
Candida) ; トリコデル?−リエシア(Trichoderma r
eesja) [EP 244. 234] :ニューロスポラ・クラッサ(N
eurospora crassa) [Ca5eら、 Proc、 Natl
、Acad、 Set、 、 U、 S、^、76:5259−5Q63(19
79)] +
7、ワンニオマイセス・オクシデンタリス(Schwanniomyses o
ccidentalis)などのシュワンニオマイセス(Schwannios
yses)属[1990年10月31日公開のEP 394,538] ;及び
例えばニューロスポラ(Neurospora)、ペニシリウム(PenicH
lium)、トリボフラジラム(Tolypocladiui)などの糸状菌類
[1991年1月10日公開のWo 91100357]及びアスペルギルス(
^spergillus)宿主、例えばA、ニデユランス(^、n1dulan
s) [Ba1lanceら、 Biochem、 Biophys、 Res
、 Comeun、 、上2:284−289(1983) HTi1burn
ら、Gene、26:205−221(1983) ; YeltonらAPr
。
c、 Natl、Acad、 Sci、 、 U、 S、^、 81 :147
0−1474(1984)コ及びA、ニガー(^、nige秩j [Kell
y及び取nes、 EilBOJ、、 4:475−479(1985)]。
酵母ベクターにおける適当なプロモーター配列には、3−ホスホグリセレートキ
ナーゼのプロモーター[ヒッツエマン(Hitzesan)らのJ、 Biol
、 Chew、 255:2073(1980)]、又はエノラーゼ、グリセル
アルデヒド−3−リン酸脱水素酵素、ヘキソキナーゼ、ピルビン酸デカルボキシ
ラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、グルコース−6−リン酸イソメラーゼ、3−
ホスホグリセレートムターゼ、ピルビン酸キナーゼ、トリオセホスフエートイソ
メラーゼ、ホスホグルコースイソメラーゼ及び−などがある。適当な発現プラス
ミドを構築するに当たっては、これらの遺伝子に付随する終止配列も、発現させ
ようとする配列の3′側で発現ベクターに連結させ、5RNAのポリアデニル化
及び終止機能を付与する。発育条件によって転写が制御されるという付加的な利
点を有している他のプロモーターには、アルコール脱水素酵素2、イソチトクロ
ームC1酸ホスフアターゼ、窒素代謝に関与する分解酵素、及び上記のグリセル
アルデヒド−3−リン酸脱水素酵素、及びマルトースとガラクトースの利用に関
与する酵素、にががるプロモーター領域がある。
酵母に適合するプロモーター、複製起点及び終止配列を含有するプラスミドベク
ターが好適である。
3、真核多細胞生物
本発明を実施するためには、多細胞生物由来の細胞培養も宿主として使用するこ
とができる。を推動物及び無を推動物培養のいずれの由来であっても許容できる
が、を推動物細胞培養、特に哺乳動物培養が好ましい。適当なセルラインとして
は例えば、SV40によって形質転換されたサル腎CVIライン[C08−7、
ATCCCRL 16511 ;ヒト腎肝ライン293 S [Grahasら
、 J、GenJirol、、36:59(1977)]:幼若ハムスター腎細
胞[BHK、 ATCCCCL 10] ;チャイニーズハムスター卵巣細胞[
Urlab and Chasin、 Proc、Natl、Acad、 5e
t1. U、 S、^77:4216(1980)]@; 7ウス・
セルトリ細胞(arouse 5ertoH)[TM 4 、蓋ather、
Biol、 Reprod、 、 23:243(1980j] :
サル腎細胞[CVI−76、ATCCCCL70];7フリカミl”Jfz14
111胞[VERO−76,ATCCCRL 1587] ;ヒト子宮癌細胞[
HELA、 ATCCCCL 2] ; イヌ腎細胞[MDCK、 ATCCC
CL 34] : /(、y7y□ −・5 ソト肝細胞[BRL 3A、 A
TCCCRL 1442] : ヒト肺細胞[Wl 38. ATCCCCL
75] ; I=ト肝細胞[Hep G 2. FIB 8065]、マウス乳
房腫瘍細胞[MMT 060562.ATCCCCL 51] ; 5 ット肝
癌細胞[HTC,Ml、54.ボウマン(Bau+aann)らのJ、 Ce1
l Btol、 、 85:1(1980)] ;及びTRI細胞[Mathe
rらの^nnals N、 Y、Acad、 Sci、 、 383:44(1
982)]が挙げられる。これらの細胞のための発現ベクターは普通、(要すれ
ば)複製起点、発現すべき遺伝子の前に位置するプロモーター、リポソーム結合
部位、RNAスプライス部位、ポリアデニル化部位、及び転写ターミネータ一部
位のDNA配列を含有している。
哺乳動物発現ベクターに使用されるプロモーターは、ウィルス起源のものが多い
。これらウィルスプロモーターは普通はポリオーマウィルス、アデノウィルス2
、及び最も頻繁にはアスペルギルス40 (SV40)から誘導される。SV4
0ウィルスは初期及び後期プロモーターと呼ばれる2つのプロモーターを含有す
る。これらのプロモーターは共にウィルスの複製起点をも含有する1つのDNA
断片として該ウィルスから容易に入手されるので、特に有用である[フィールズ
(Fiers)らのNature、273:113(1978)]、また、それ
よりも小さな又は大きなSV40 DNA断片も、このウィルスの複製起点内に
位置するHindll[部位からBg11部位に伸長する約250bp配列を含
有する限りは、使用することができる。さらに、形質転換のために選択する宿主
セルラインと適合する限りは、外来遺伝子に天然で伴われているプロモーター(
同種プロモーター)を使用することもできる。
複製起点は、SV40又は他のウィルス(例えば、ポリオーマ、アデノ、VSV
、BPV)などの外因性供給源から入手することができ、それをクローニングベ
クターに挿入すればよい。あるいは、複製起点は宿主細胞の染色体の複製メカニ
ズムによって付与することができる。外来遺伝子を含有するベクターが宿主細胞
の染色体に組み込まれるなら、後者で十分である場合が多い。
ヒトt−PAは形質転換された細胞培養から満足のいく量で生産される。しかし
、第2のコード化配列を使用すれば、さらに生産レベルを向上させることができ
る。
この第2のコード化配列は通常、ジヒドロ葉酸還元酵素(D HF R)を含有
するものである。野生型のDHFRは正常では化学物質メトトレキサ−1−(M
TX)によって阻害される。細胞内のDHFR発現レベルは、培養宿主細胞に加
えるMTXの量によって変動する。DHFRを第2の配列として特に有用として
いるさらなる性質は、それが形質転換細胞を同定するための選択マーカーとして
使用できることである。
DHFRを第2の配列として使用するには、野生型DHFR及びMTX−耐性D
HFRの2つの型が利用できる。個々の宿主細胞で使用されるDHFRの型は、
宿主細胞がDHFR欠損であるか否か(例えば、非常に低いレベルでしかDHF
Rを内生的に産生じないか、又は機能的DHFRを全く産生じないか)によって
決定される。ウルローブ及びチャシン(Urlaub及びChasin)の[P
roc、 Natl、 Acad、 Sci、、U、s、^、 77:4216
(1980)]に記載されているCHOセルラインなどのDHFRHF上ルライ
ンを野生型DHFRコード化配列で形質転換する。形質転換された後では、これ
らのDHFRHF上ルラインは機能的なりHFRを発現し、ヒポキサンチン、グ
リツジ及びチミジン栄養素を欠く培養培地中で増殖することができる。形質転換
されていない細胞はこの培地中では生存しない。
MTX耐性型のDHFRは、MTX感受性の機能的DHFRを正常な量で内生的
に産生ずる宿主細胞の中から形質転換宿主細胞を選択する手段として使用できる
。CHO−Klセルライン(ATCCNo、CL 61)はこれらの特性を有し
ており、従ってこの目的にとって有用なセルラインである。細胞培養培地にMT
Xを添加すれば、MTX耐性DHFRをコードするDNAで形質転換された細胞
のみを発育させることができる。形質転換されていない細胞はこの培地中で生存
することはできない。
本発明の変異体を生産するために使用される哺乳動物宿主細胞は種々の培地中で
培養することができる。この宿主細胞を培養するには、Ham’s F 10
[シグマ]、最小必須培地([MEM]、ジグ7) 、RPM[−1640[ジ
グ7]、及びダウベッコ改変イーグル培地([DMEM] 、シグマ)が適当で
ある。さらに、F1aff1及びWallace [Meth、Enz、、 5
8:44(1979)] 、Barnes及び5ato [Anal、aioc
h
em、襄:255(1980月、米国特許第4.767.704号;第4. 6
57. 866号:第4.927.762号;又は第4.560.655号;W
O90103430:WO87100195:米国特許Re、30.985;又
は米国特許第5゜122.469号に記載されているいずれの培地もこの宿主細
胞の培養培地として使用できる。これらの培地にはいずれも、ホルモン及び/又
は他の成長因子(例えば、インスリン、トランスフェリン、又は上皮性成長因子
)、塩(例えば塩化ナトリウム、カルシウム、マグネシウム及びリン酸)、緩衝
液(例えば、HEPES)、ヌクレオシド(例えば、アデノシン及びチミジン)
、抗生物質(例えば、ゲンタマイシン)、微量元素(通常は終濃度がマイクロモ
ル濃度の範囲で存在する無機化合物と規定されるもの)、及びグルコース又はそ
れと等価のエネルギー供給源を、要すれば添加することができる。他の必須の添
加物質であっても、当業者に知られている適当な濃度で含有させることもできる
。
4、分泌系
細胞から2i!常分泌される多くの真核生物タンパク質は、内生のシグナル配列
をそのアミノ酸配列の一部として含有している。この配列は小胞体及びゴルジ装
置を介して細胞からタンパク質を輸出させる。このシグナル配列は通常タンパク
質のアミノ末端に位置しており、約13から約36のアミノ成長の範囲にある。
実際の配列はタンパク質毎に異なっているが、既知のすべての真核生物シグナル
配列は、そのシグナル配列の中心付近に高い疎水性強度の10−15アミノ酸(
通常はアミノ酸ロイノン、イソロイシン、アラニン、バリン及びフェニルアラニ
ンに豊富である)及び少な(とも1つの正に帯電した残基を含有している。この
シグナル配列は、タンパク質が小胞体中に移動する際に小胞体上に存在するシグ
ナルペプチダーゼによって開裂されるので、分泌形態のタンパク質からは除去さ
れているのが普通である。そのシグナル配列が依然として結合しているタンパク
質は、「プレタンパク質」又は非成熟型のタンパク質と呼ばれることが多い。
しかし、分泌されるタンパク質のすべてが、開裂されるアミノ末端シグナル配列
を含有しているわけでない。オバルブミンなどのある種のタンパク質は、タンパ
ク質の内部領域に位置するシグナル配列を含有している。この配列は移動の際に
正常では開裂されない。
細胞質中に通常見いだされるタンパク質は、そのタンパク質にシグナル配列を連
結させることにより分泌させることができる。このことは、シグナル配列をコー
ドするDNAを、タンパク質をコードするDNAの5°末端に連結し、次いでこ
の融合タンパク質を適当な宿主細胞において発現させることにより、容易に実施
することができる。シグナル配列をコードするDNAは、シグナル配列を有する
タンパク質をコードするあらゆる遺伝子から制限断片として入手できる。従って
、本発明を実施するために利用する宿主細胞の型に応じて、原核生物、酵母、及
び真核生物シグナル配列を本発明では使用できる。遺伝子のシグナル配列部分を
コードするDNAは適当な制限エンドヌクレアーゼを使用して切除され、次いで
それを、分泌させようとするタンパク質、即ちt−PAをコードするDNAに連
結する。
機能的なシグナル配列の選択には、シグナル配列が宿主細胞シグナルペプチダー
ゼによって認識される結果、シグナル配列の開裂及びタンパク質の分泌が起こる
ことが要件となる。幾つかの真核生物遺伝子のシグナル配列部分をコードするD
NA及びアミノ酸配列は既知であり[例えば、ヒト成長ホルモン、プロインスリ
ン、及びプロアルブミン(StryerのBiochemistry、 W、
HlFreeman and Company。
ニューヨーク(1988)、 769頁を参IIQ)]、これらは適当な真核生
物宿主細胞においてシグナル配列として使用することができる。例えば、酸ホス
ファターゼ[ArimaらのNuc、Ac1ds Res、 、 11:165
7(1983月、α−因子、アルカリホスファターゼ及びインベルターゼなどの
酵母シグナル配列は、酵母宿主細胞から直接に分泌させるため使用できる。例え
ば、Laa+B又はO+ipF [for+gらのGene 68:19319
88] 、MalE、PHoA、又はβ−ラクタマーゼをコードする遺伝子、並
びに他の遺伝子由来の原核生物シグナル配列は、原核生物細胞から培養培地にタ
′7バク賞を向かわせるのに使用できる。
目的のタンパク質が分泌できるようにするたムにそれにシグナル配列を付与する
別の手法は、シグナル配列をコードするDNAを化学的に合成することである。
この方法では、選択したシグナル配列をコードするオリゴヌクレオチドの測鎖を
化学的に合成し、次いで互いにアニーリングさせて二重ラセンを形成させる。次
に、得られた2本鎖オリゴヌクレオチドを、タンパク質をコードするDNAの5
°末端に連結させる。
次いで、タンパク質をそれに連結されたシグナル配列と共にコードしているDN
Aを含有する構築物を適当な発現ベクターに連結すればよい。この発現ベクター
を適当な宿主細胞に形質転換し、目的のタンパク質を発現させ、分泌させる。
D、形質転換方法
哺乳動物宿主細胞及び、頑強な細胞膜障壁を有していない他の宿主細胞の培養物
は、グラハム(Graha+m)及びフォノ・デル(Van der Eb)
[VirologY 52.546(1978)]に最初に開示され、サムプル
ツクら(前掲)の16.32−16.37項にて改変を施されたリン酸カルシウ
ム法によって普通は形質転換される。しかし、ボリブデン(Polybrene
) [Kawai及びNiN15hiZa、 Mo1. Ce1l、 Biol
、 、 4:1172(19W4)]、
プロトプラスト融合[5chaffner、 Proc、Natl、^cad、
Sci、 、 U、S、^、 77:2163(1980j]、
接的マイクロインンエクンヨン[Capecchi、 Ce11.22:479
(1980)]などの、DNAを細胞に導入するための他の方法も使用できる。
酵母宿主細胞は、ハイホン(Hinnen)のProc、 Natl、^cad
、Sci、 、 U、 S、^、、75:1929−1933(+978)に記
載されているように、ポリエチレングリコール法によって形質転換するのが一般
的である。
原核生物細胞又は頑強な細胞膜を有する細胞を形質転換するには、サムプルツク
ら(前掲)の1.82項に記載されている塩化カルシウム法によって行うのが好
ましい。また、これらの細胞を形質転換するにはエレクトロポレーションも使用
できる。
E、クローニング法
複製配列、調節配列、表現型選択遺伝子をコードするDNA及び目的の外来DN
Aを含有する適当なベクターの構築には、標準的な組換えDNA手法を使用する
。単離したプラスミド及びDNA断片を開裂し、仕立て、そして特定の順序で互
いに連結し、所望のベクターを生成させる。
DNAの開裂は、適当な緩衝液中にて適当な制限酵素又は酵素群を使用して行う
。一般には、緩衝溶液約20μl中、適当な制限酵素約1−2単位と共に、プラ
スミド又はDNA断片約0.2−1μgを使用する(適当な緩衝液、DNA濃度
、及びインキュベート時間及び温度は、その制限酵素の製造元によって特定され
ている)。一般には、37℃での約1又は2時間のインキュベート時間が適当で
あるが、酵素の中にはそれよりも高い温度が必要なものがある。インキュベート
した後に、フェノール及びクロロホルムの混液で消化溶液を抽出することによっ
て酵素及び他の夾雑物を除去し、次いでエタノール沈殿によってその水性画分か
らDNAを回収する。
DNA断片を共に連結して機能的ベクターを形成させるためには、それらDNA
断片の末端は互いに適合していなければならない。ある場合には、エンドヌクレ
アーゼ消化後に末端は直接的に適合性となる。しかし、エンドヌクレアーゼ消化
によって普通に生成される粘着末端を連結適合性にするために、それをまず平滑
末端に変換する必要のある場合がある。末端を平滑末端にするためには、4つの
デオキシヌクレオチド三リン酸の存在下、DNAポリメラーゼ■のクレノー断片
(クレノー)10単位と共に少な(とも15分間、15℃において適当な緩衝液
中でDNAを処理する。次いで、それをフェノール−クロロホルム抽出し、エタ
ノール沈殿して精製する。
開裂させたDNA断片は、DNAゲル電気泳動によってサイズ分離し、選択する
ことができる。DNAはアガロース又はポリアクリルアミドマトリックスのいず
れかによって電気泳動できる。マトリックスの選択は、分離しようとするDNA
断片のサイズ(大きさ)に左右される。電気泳動した後に、電気溶離(elec
troelutjon)によってDNAをマトリックスから抽出するか、あるい
は低融解アガロースをマトリックスとして使用した場合は、サムプルツクら(前
掲)の6.30−6.33項に記載されているようにしてアガロースを融解し、
それからDNAを抽出する。
互いに連結させようとするDNA断片(適当な制限酵素で消化しておき、それぞ
れの断片の連結末端を適合させておく)は、等モル量で溶液中に存在させる。
この溶液はATP、リガーゼ緩衝液及びリガーゼ、例えばDNA0.5μg当た
りT4DNAリガーゼ約10単位をさらに含有する。DNA断片をベクタニに連
結する場合は、適当な制限エンドヌクレアーゼ(群)によってそのベクターを切
断してまず線状化し、次いで細菌アルカリホスファターゼ又は子牛腸内アルカリ
ホスファターゼのいずれかでリン酸化する。この操作によって、開裂したベクタ
ーが連結工程の際に自己連結するのを防止できる。
連結した後に、新たに外来遺伝子が挿入されたベクターを適当な宿生細胞、最も
普通にはE、coli K 12株294(^TCC番号31.446)又は別
の適当なE、coli株などの原核生物に導入する。形質転換された細胞は、抗
生物質、普通はテトラサイクリン(tet)又はアンピシリン(a+ap)と共
に増殖させることにより、ベクタ−内のtet及び/又はa■p耐性遺伝子のお
かげでそれらに対して耐性になっているものが選択される。連結混合物によって
真核生物宿主細胞を形質転換した場合は、形質転換細胞は上述のDHFR/MT
X系によって選択できる。形質転換細胞は培養物中で増殖させ、次いでプラスミ
ドDNA (プラスミドは、目的の外来遺伝子に連結されたベクターを意味する
)を単離する。このプラスミドDNAは次に、制限マツピング及び/又はDNA
配列決定によって分析する。DNAの配列決定かによって分析される。
哺乳動物宿主細胞をDNAで安定に形質転換した後、その宿主細胞培養をMTX
約200−500nM濃度の存在下で増殖させ、それによりDHFRタンパク質
をコードしている配列の増幅を行う。MTXの有効な濃度範囲は、DHFR遺伝
子及びタンパク質の本質、及び宿主の特性に非常に左右される。一般に規定され
る上限及び下限は明瞭には確認することができない。他の葉酸同族体又は、DH
FRを阻害する他の化合物も適当な濃度で使用することができる。しかし、MT
Xそれ自体が簡便であり、容易に利用でき、かつ有効である。
上述のように、t−PA変異体は、部位特異的突然変異の方法を使用し、突然変
異(群)を生成させることによって製造するのが好ましい。この方法では、所望
の突然変異の配列をコードする特定のオリゴヌクレオチド及び、そのオリゴヌク
レオチドがDNAの鋳型と安定にハイブリダイズできるほどに十分な数の隣接ヌ
クレオチド、を合成し、使用することが必要である。
F、医薬組成物
本発明のt−PA産物を医薬的に許容され得る担体との混合物中で混合すること
により、本発明の化合物は医薬的に有用な組成物を調製するための既知の方法に
よって製剤化することができる。適当な担体及び製剤化法は、オスロー(Osl
o)ら編のRemington’s Phara+aceutical 5ci
ences 16版、1980 [マック魯パブリッシングラ、〕に記載されて
いる。このような組成物は通常、患者に効果的に投与するのに適した医薬的に許
容される組成物が調製されるように適量のビヒクルと共に、本発明のt−PA変
異体を有効量で、例えば約0. 5から約5讃gklで含有している。本発明の
t−PA変異体は、心臓血管の疾患又は症状の患者に非経口的に、又はその有効
な型が血流に供給されるような他の方法によって投与することができる。
本発明を実施する上で使用されるt−PA変異体を臨床的に投与するのに特に適
している組成物には、例えば滅菌水溶液剤、又は凍結乾燥タンパク質などの滅菌
水和性の粉末剤などがある。このような製剤中にはさらに、医薬的に許容される
塩を適量使用し、製剤の等強性を変化させるのが通常である。アルギニン塩基な
どの緩衝剤も、適当なpH,一般にはpH5,5−7,5を維持するに適当な濃
度でリン酸と共に含有させるのが通常である。さらに又はあるいは、貯蔵寿命を
維持、長引かせるために、グリセリンなどの化合物も含有させることができる。
本発明の医薬組成物の投与量及び望ましい薬物濃度は、目的とする個々の用途に
応じて変動し得る。例えば、深部静脈血栓又は末梢血管疾患の処置に当たっては
、約0.05から約0.2mg/kgオーダーの「ポーラス」投与が通常好まし
く、その後は、血中レベルがほぼ一定に、好ましくは約3ttghlのオーダー
が維持されるよう約0.1から約0.2mg/kgの投与を行うのが好ましい。
しかし、一般に潅流(infusion)が行えない場面である緊急医療に関連
して使用するためには、及び処置する疾患が一般に危険性を孕む場合(例えば、
塞栓症、心筋梗塞)には、多めの初期投与量、例えば約0.3麿g/kgオーダ
ーの静脈内ポーラス投与が通常望ましい。
例えば、本発明のt−PA変異体は、心臓血管の疾患又は症状に罹患した患者に
非経口的に投与するのが適切である。投与量及び投与速度は、他の心臓血管薬、
血栓溶解薬が臨床試験で通常使用されているものと同等又は高い場合があり、例
えば心筋梗塞、肺塞栓症などに罹患したヒト患者では、約1−2mg/kg体重
で1.5−12時間かけて静脈内又は動脈内投与を行えばよい。
適当な投与剤形の1例として、5Qig t−PA、アルギニン、リン酸、及び
ポリソルベート80を含有するバイアルを滅菌水50m1により注射用に再構成
し、それを適量の0.9%塩化ナトリウム注射液と混合することが挙げられる。
本発明のt−PA変異体はフィブリン沈着又は接着の形成もしくは再形成を防止
するためにも有用である。この用途の1態様は、1989年1月4日公開のEP
o 297.860に記載さねている。一般には、このタイプの処置は、可能性
あるフィブリン又は接着形成の部位に治療学的有効量のt−PA変異体がおよそ
3日から2週間にわたって持続的に放出されるような難溶性の形態で含有される
組成物をその部位に局所投与することを包含する。t−PA変異体は通常、手術
、感染、外傷又は炎症後に形成されるフィブリン沈着又は接着形成を予防するに
充分な投与量で投与する。その量は普通、0.02露g/gのゲルから25mg
/gのゲルであり、0.20ysg/gから約2.5麓g/gのゲルが好ましく
、最も好ましくは0.25++g/gから約1.0mg/gのゲルである。接着
形成及び/又はフィブリン沈着を防止するために使用する各t−PA変異体は、
可能性ある接着形成の部位にt−PA酵素を位置させるための半固形の粘液質の
製薬的に不活性な担体中で製剤化するのが普通である。このような担体には、改
変された飽和及び不飽和脂肪酸グリセリドの混合物又は改変された飽和及び不飽
和脂肪酸グリセリドの混合物から構成される長鎖の炭化水素又は植物油及びワッ
クスなどがある。例えば、ワセリン又は半合成グリセリドなどの半固形ビヒクル
、グリセロールなどのポリヒドロキシ溶媒、長鎖炭化水素、生体侵食性ポリマー
(bioerodable polymers)、又はリポソームなどが挙げら
れる。
以下に記載する実施例を平易にするため、通常使用される特定の方法は以下の用
語を用いて表現している。
「プラスミド」は、小文字のpの後ろにアルファベットの名称を付して表してい
る。本発明に使用する出発プラスミドは市販されているか、制限無く公に入手可
能となっており、又はそのような入手可能なプラスミドから文献開示の方法によ
って構築することができる。さらに、他の同等のプラスミドも当業界で知られて
おり、当業者には明らかである。
DNAの「消化」、「切断」又は「開裂」とは、DNA内のある特定の場所での
み働く酵素によってそのDNAを触媒的に開裂することを意味する。このような
酵素は制限エンドヌクレアーゼと呼ばれ、各酵素が開裂するDNA配列に沿った
部位は制限部位と呼ばれる。本発明で使用している制限酵素は市販されており、
その供給元から提示されている教示に従って使用される。制限酵素は、大文字の
後ろに各制限酵素が得られる微生物を表す2又は3つの小文字を付して構成され
る略語によって呼称される。これらの文字の後ろには、次に個々の酵素を示す1
又はそれ以上のローマ数字が付される。一般に、プラスミド又はDNA断片約1
μgを緩衝溶液約20μl中、酵素約2単位と共に使用する。個々の制限酵素に
とって適当な緩衝液、基質濃度、インキュベート温度、及びインキュベート時間
は製造元が特定している。インキ;ベートした後、フェノール−クロロホルム溶
液による抽出によってDNAから酵素及び他の夾雑物を除去し、エタノール沈殿
によって、消化されたDNAを水性画分から回収する。制限酵素による消化の後
には、細菌アルカリホスファターゼ又は子牛腸内アルカリホスファターゼで処理
する。これは、別のDNA断片がその制限部位に挿入するのを妨げかねない「環
状化」又は閉じたループの形成から、DNA断片の2つの制限開裂末端を護るた
めのものである。しかし、特に明記しない限りは、プラスミドの消化後には5゜
末端の脱リン酸化は行わない。脱リン酸化のためのこれらの操作法及び試薬はサ
ムプルツクら(前掲)の1.60−1.61項及び3.38−3.39項に記載
されている。
特定のDNA断片を制限消化物から「回収」又は「単離」するとは、ポリアクリ
ルアミド又はアガロースゲルを使用する電気泳動法により、得られたDNA断片
を分離し、目的とする断片を既知の分子量のマーカーDNA断片の移動度と比較
してその同定を行い、所望の断片を含有するゲル切片を取り出し、そしてDNA
からゲルを分離することを意味する。この操作法は一般に既知である。例えば、
「サザーン分析」とは、既知の櫟識化オリゴヌクレオチド又はDNA断片とハイ
ブリダイズすることにより、消化物又はDNA含有組成物中のDNA配列の存在
を確かめる方法である。サザーン分析とは、サザーン(E、 5outhern
)のJ、 1lo1. Bi吐竪:503−517(1975)に記載され、サ
ムプルツクら(前掲)の9. 31−9.57項に改変された方法により、アガ
ロースゲル上にて消化DNAを分離し、そのDNAを変性させ、そしてそのゲル
由来のDNAをニトロセルロース又はナイロン属に移動させることを意味する。
「形質転換」とは、DNAが染色体外要素または染色体酸分として複製できるよ
うにそのDNAを生物に導入することを意味する。形質転換するために使用する
方法は、宿主細胞が真核生物であるか、又は原核生物であるかによって変わる。
R核生物を形質転換する方法はサムプルツクら(前掲)のJ、82項に記載され
ている塩化カルシウム法である。真核生物は、サムプル・ツク(前掲)らの16
゜32−16 37項に記載されているリン酸カルシウム法によって形質転換さ
れる。
「連結」とは、ATPをも含有している適当な緩衝液中、リガーゼ酵素を使用し
て、2つの2本鎖DNA断片間にホスホジエステル結合を生成させる工程を意味
する。
「オリゴヌクレオチド」は、ホスホジエステル結合によって結合されているデオ
キシリボヌクレオチドの短い長さの1本鎖又は2重鎖配列を意味する。このオリ
ゴヌクレオチドは既知の方法によって化学的に合成され、ポリアクリルアミドゲ
ル上にて精製される。
以下に、本発明を実施する上で現在知られている最も最良の方法を説明するため
に実施例を挙げるが、これは本発明の限定を意図するものではない。
t−PA突然変異体を作成するためのベクターとしてプラスミドpRK7を使用
した。pRK7は、C1al及びHjndlII間のポリリンカー領域内のエン
ドヌクレアーゼ制限部位の順序が逆である以外はpRK5 [1989年3月1
5日公開のEP公開番号第307.247号]と同一である。このベクターに挿
入するためのt−PA cDNA [ペニカ(Pennica)らのNatur
e 301 :214(1983)]を、制限エンドヌクレアーゼHindll
! (ATG開始コドンの5゛側496塩基対を切断する)及び制限エンドヌク
レアーゼBa1l (TGA終止コドンの下流276塩基対を切断する)で切断
することにより調製した。このcDNAを、サムプルツク(Sambrook)
ら(前掲)の1.68−1.69項に記載されている標準的な連結法を使用し、
Hindlllf及び5ealで前もって切断しておいたpRK7に連結した。
得られた構築物をpRK、t−PAと命名した。第1図を参照。
If、pRK7−t−PAの部位特異的突然変異アメルシャン・コーポレーショ
ン(Amersham Corporation)から入手されるキット(カタ
ログ番号RPN 1253)を使用し、ティラー(Taylor)らのNucl
、、^cids、 Res、 、 13:8765(1985)の方法によって
t−PA cDNAの部位特異的突然変異を行った。所望の突然変異を生成させ
るため、所望のアミノ酸置換をコードする配列を有するオリゴヌクレオチドを合
成し、それをプライマーとして使用した。
デオキシリボアデノシン(dATP) 、デオキシリボグアノシン(dGTP)
、及びデオキシリボチミジン(dTTP)の3つのデオキシリボヌクレオチドの
混合物を、上記キットの製造元から供されているそのキット中のdCTP(aS
)と呼ばれる改変チオ−デオキシリボシトシンと混合し、それを標準的な方法[
Vieraら。
菖eth、Enz、、 14影3(1987)コによって調製した1重鎖pRK
7−t−PAに加えてオリゴヌクレオチドとアニーリングさせた。
この混合物にDNAポリメラーゼを加えると、突然変異された塩基以外はpRK
7−t−PAと同一のDNAの鎖が生成した。さらに、この新たなりNAの鎖は
dCTPの代わりに、それが制限エンドヌクレアーゼ消化されることから保護す
るのに役立つdCTP(aS)を含有していた。得られた2本鎖へテロ二重鎖の
鋳型の鎖に適当な制限酵素により切れ目にツク)を作成した後、その鋳型の鎖を
、突然変異オリゴマーを含有している領域を通過するようExamヌクレアーゼ
によって消化した。次いで、この反応を停止させ、部分的にしか1本鎖でない分
子を残した。次に、4つすべてのチオキシリポヌクレオチド3リン酸、ATP、
及びDNAリガーゼの存在下にDNAポリメラーゼにより、完全な2本鎖DNA
のベテロニ重鎖分子を形成させた。
FRIK(274−277)LH5T t−PAを製造するために使用したオリ
ゴヌクレオチドは次のものである:
5°GGCG^^6^GCCCTCCGGTAGAGTGTAACTGAGGC
TGGCTGT^3゜■ 細菌形質転換及びDNA調製
標準的な塩化カルシウム法[Sambrookら(前掲)の1.76−1.84
項]を使用し、上記プロトコールを使用して作成した突然変異t−PA構築物を
E、coli宿主株MM 294 tonAに導入することにより、コンピーテ
ントな細胞を調製し、その形質転換を行った。TnlO)ランスポゾンをton
A遺伝子に挿入した後、不正確に切除することにより、E、coli株MM
294 tonA (これはT1ファージに耐性である)を調製した。次いで、
この遺伝子をトランスポゾン挿入突然変異[KlecknerらのJ、 Mo1
. Biol、 、 116:125−159(1977)]を使用し、):、
coli宿主MM294(^TTCNo、 31.446)に挿入した。
Sambrookら(前掲)の1.25−1.31項に記載されている標準的な
ミニブレプ法を使用し、個々の細菌形質転換体コロニーからDNAを抽出した。
得られたプラスミドをセファクリルCL6Bスピンカラムに通してさらに精製し
、次いでDNA配列決定並びに制限エンドヌクレアーゼ消化及びアガロースゲル
電気泳動によって分析した。
■、真核生物細胞の形質転換
10%全ウノつ仔血清を加えた、1mMHEPEs緩衝液、129 g/lグル
タミン、2.44g//重炭酸ナトリウム、0.55g1lピルビン酸ナトリウ
ム、pH6,95を含有するDMEM:F12 (1: 1)培地中、6ウエル
平板にてヒト腎肝293細胞(温度感受性巨大T抗原遺伝子によってトランスフ
ェクトしたサブクローン293TSA)を70%全面成長まで増殖させた。トラ
ンスフェクションの前日に、細胞を計数し、その培地を吸引除去し、得られた細
胞をトリプシン処理し、リジン含有カラムに通してプラスミノーゲンを除去して
おいた10%全ウシつ仔血清を含有する同じDMEM:F12 (1: 1)を
基礎とする培地中に再懸濁した。次いで、得られた懸濁液を266.000細胞
/mlに調整し、6ウエル平板の1ウエル当たり3冨lを接種しく800.00
0細胞/ウエル)、トランスフェクションを行う日までインキュベートした。
t−PA突然変異体をコードするプラスミド2.5μgを111Mトリス−HC
l。
0.1mM EDTA、0.227M Ca(J’t (150μl)中に溶解
した。これに、50aM HEPES緩衝液(pH7,35) 、2801M
NaC1,1,5mMNaPO5(150μIりを加え(旋回下に滴加)、25
℃で10分間沈殿物を形成せしめた。次いで、得られた懸濁沈殿物を6ウエル平
板の各ウェル中の細胞に加え、インキュベーター中に一晩放!した。次いで、培
地を吸引除去し、インスリン、トランスフェリン、微量元素及び脂質を含有する
PS−04と呼ばれるDMEM:F12 (1二1)を基礎とする血清不含の培
地と置き換えた。細胞を6日間インキュベートした後、培地を採取し、検定した
。
野生型t−PAに対して調製したポリクローナル抗体を使用し、ELISA(酵
素結合免疫吸着検定)法によって、細胞培養上清中に存在するt−PAの濃度を
測定した。以下で説明する各検定に使用するt−PAの量はこのELISA法の
結果に基づいている。
B、S−2288検定
S−2288検定はt−PAタンパク質分解活性を直接検定するものである。1
−PAは、H−D−イソロイシル−L−プロリル−し−アルギニン−p−ニトロ
アニリドニ塩酸塩(S −2288; KabiVitrul)基質中の小ペプ
チドとバラニトロアニリド発色団との間の結合を開裂させる。
野生型組換えt−PA(rt−PA)を細胞培養培地で希釈して標準曲線試料を
調製する。この標準曲線試料及びrt−PA突然変異体試料をマイクロタイター
平板のウェルに加えた。この検定法を使用して2重鎖rt−PAの活性を測定す
るので、ヒトプラスミンとのインキュページ碧ンエ種をこの操作中に包含させる
。ヒトプラスミン(KabiVitru層)は終濃度0.13CU(カゼイン単
位)/麿lまで加えた。
試料を室温にて90分間インキュベートした。
アプロチニン[シグマ、約14TIU(トリプシンインヒビタ一単位)/gg]
を終濃度72+g/■lまで加えてプラスミン活性を阻害し、得られた試料を室
温にて15分間インキュベートした。S−2288の2.16■M溶液を0.1
Mトリス、0.106mM NaCl、0.02%アジ化ナトリウム、pH8,
4を用いて1.455Mにまで希釈し、この溶液100μlをマイクロタイター
平板の各ウェルに加えた(各ウェルにおける最終容量は200μlであった)。
405止において発色をモニターした。それぞれの標準及び試料についての吸光
度対時間の曲線勾配を測定した。標準曲線は、rt−PA標品についてのrt−
PA濃度の関数として、吸光度対時間の曲線勾配をプロットすることで作成した
。次いで、突然変異体の相対活性濃度を標準曲線から測定した。各突然変異体の
活性濃度をrt−PA EL T SAにて得られた突然変異体についての濃度
で除し、得られた比活性を、1.0値と帰属される野生型t−FAに相対させて
表した。
ンをt−PAの作用によりプラスミンに変換させるが、そのプラスミンはH−D
−バリル−し−ロイシル−し−リジン−p−ニトロアニリドニ塩酸塩(S−22
51;KabiVitru纜)基質を開裂してバラニトロアニリド発色団を放出
させるものである。次いで、この発色団の発色を経時的に測定する。
1、フィブリン刺激S−2251検定
S−2288検定について記載しているようにして標準曲線試料を調製した。
その試料をプラスミン−セファロースと共にインキュベートすることにより、試
料を2重鎮形態に変換した。プラスミン−セファ0−スは、ヒトプラスミン(K
abiVitrus)約20.8CUを臭化シアン活性化セフ10−ス(ファル
マシア)11Zとカップリングさせて調製した。このプラスミン−セファロース
(5%スラリー50μl)を試料150μlと共に室温で90分間撹拌させなが
らインキュベートした。インキュベートの後、梼脂を遠心によって除去し、試料
10μlをマイクロタイター平板のウェルに加えた。
ヒトトロンビン(42単位/厘l溶液10μl)を各ウェルに加えた。ヒトGl
u−プラスミノーゲン(53μM)28μC、プラスミノーゲン不含のヒトフィ
ブリノーゲン(10μM) 10ut、 3部M S−2251(KabiVi
trus)3Qμ/、及びPBS 62μlから構成される混合物(130μl
)を加え、各ウェル中の反応を開始させた。405nmにおいて発色をモニター
し、492nsの参考波長における吸光度を各時点の吸光度から差し引き、濁度
作用のために補正した。吸光度対時間の二乗の曲線勾配を標準及び突然変異体試
料について測定した。データは、A S T Pre+5ius/286 :7
ンビユーターに介在される5LT5ボラトリースモデルEAR340ATマイク
ロタイター平板解読装置を使用して集めた。各標準及び突然変異試料について、
吸光度対時間の二乗曲線の勾配を測定した。標準曲線は、rt−P A If品
についてのrt−PA濃度の関数として、吸光度対時間の二乗曲線の勾配をプロ
ットすることにより作成した。突然変異体の相対比活性の測定は、S−2288
検定について記載されている。
2 フィブリノーゲン刺激S−2251検定この検定は、PBSをトロンビンと
置き換える以外はフィブリン刺激S−2251検定について記載しているように
して行った。
3、血漿血餅S−2251検定
これは、t−PAがプラスミノーゲンをプラスミンに活性化し、そのプラスミン
が合成基質S−2251を加水分解する連続カップリング検定である。標準曲線
試料の調製及び、プラスミン−セファ0−スを使用する1重鎖rt−P Aから
2重鎖rt−PAへの変換は、フィブリン−刺激S−2251検定について記載
しているものである。ヒトトロンビン(31μg/*ff溶液10μl)をマイ
クロタイター平板の各ウェルに加えた。標準及び突然変異体試料(40μl)を
その平板に加え、9、 1 mM S −2251(KabiVitrum)
1部、100mM)リス、200mMNaC(、pH8,0(2部)及び血漿6
部の混合物100μlを加え、反応を開始さ血餅形成が迅速であった。発色は4
05n−においてモニターし、492nmの参考波長における吸光度を各時点の
吸光度から差し引き、濁度の作用のために補正した。データは、AST Pre
Iliu■/286コンピユーターに介在されるSLTラボラトリーズモデルE
AR340ATマイクロタイター平板解読装置を使用して集めた。得られたデー
タの分析は、フィブリン刺激S−2251検定について記載しているようにして
行った。
血漿S−2251検定
この検定は、リン酸緩衝化食塩水(PBS)をトロンビンと置き換え、参考波長
の差し引きを適用しないことを除いて血漿血餅S−2251検定につ(1て記載
しているようにして行った。
得られた結果を以下の第1表−第3表に示す。
FRIg274−277L、RsT 0. 02零 0 40この検定は上述の
ようにして行った。得られた値は野生型ヒトt−PAとの対比である。変異体は
血清不含の細胞培養土清中にて検定した。*のFRIK274−277LH5T
t−PA変異体は2本鎖型に結合され得なかった。
FRIK274−277LIST O,110,111,069,43上記の検
定は既述のようにして行った。すべての値は2重鎖野生型ヒトt−PAとの対比
である。Fg=フィブリノーゲン、Fn=フィブリン。
FRIK274−277LFIST O,110,180,663,76野生型
t−PAに対するFRIK274−277LHSTt−PA変異体の血漿血餅溶
解活性は0,77であった。5O8−PAGEオートラジオグラフィーにより、
試験したt−PA変異体の100%が1本鎖であることを確認した。
本発明のFRIK274−277LH5Tt−PA変異体は、野生型ヒトt−P
Aと比較して、フィブリン及び血漿血餅特異性が顕著に増大しており、同時にそ
の血漿血餅溶解活性は野生型t−PAのそれに近似していた。
これまで、具体的な好ましくは態様を説明してきたが、本発明はそれに限定され
ないことは理解されよう。当業者であれば、本発明の概念全体を逸脱することな
く、開示した態様に種々の改変を施すことのできる。このような改変もすべて、
本発明の範囲内に包含されるものである。
配列表
(1)一般的情報
(i) 特許出願人、 ジエネンテク、インコーポレイテッド(ii) 発明の
名称: フィブリン特異性が改善されたt−PA置換変異体(5)配列の数、
1
(汁)連絡先:
(A) 名宛人、ジェネンテク、インコーポレイテッド(B) 通り:ポイント
・サン・ブルーノ・ブールバード46Ht(C) 市:サウス・サン・フランシ
スコ(D) 州:カリフォルニア
(E) 国:アメリカ合衆国
(F)ZIP:94080
(v) 二】ンビ、−ター解読書式
(A)m体型・5.2FMン+、360Kb7oッピ−ディスク(B) コンピ
ューター・IBMPC適合(C) オペ1ノー卆イ:ノブ・システム: PC−
DO3/MS−DO8(D’l −ノットウェア paljn (ンLネンテク
)(vl)木出願のデータ:
(A) 出願番号
(B) 出願臼:1992年12月14日(V) 優先権主張出願のデータ。
(A) 出願番号・
(B) 出願日
(4) 弁理士/゛代理人情報
(A) 氏名 ドレジャー、ジンジャ−・アール(B) 登録番号:33.05
5
(C) 参照/′整理番号・744
(ix) 電話連絡先情報
(A) 電話番号: 415/266−2614(B) ファックス番号+ 4
1F)、’952−9881(C) テレックス+910/371−7168(
2)配列番号1の情報
(i) 配列の特徴:
(A) 長さ:42塩基
(B) 型:核酸
(C) 鎖の数、1本鎖
(Dン トポロジー・直鎖状
(xi) 配列・配列番号1:
GGCGAAGAC,C’CCTCCGGTAG AGTGTAACTG AG
GCTGGCTG TA 42f關 眞 慣 審 輯 牛
フロントベージの続き
(51) Int、C1,’ 識別記号 庁内整理番号C]、2N 15109
ZNA
//CC12N 9/64 Z
C12R1:91)
(C12N 5/10
C12R1:91)
8314−4C
I
A61K 37154 ACB
//(C12N 5100 B
C12RL:91)