JPH07502651A - 老化細胞由来dna合成阻害因子 - Google Patents

老化細胞由来dna合成阻害因子

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JPH07502651A JP5511170A JP51117093A JPH07502651A JP H07502651 A JPH07502651 A JP H07502651A JP 5511170 A JP5511170 A JP 5511170A JP 51117093 A JP51117093 A JP 51117093A JP H07502651 A JPH07502651 A JP H07502651A
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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】 老化細胞由来DNA合成阻害因子 発明の分野 本発明は、組換D N A技術の分野のものである。本発明は、細胞の能力を老 化させる遺伝子配列およびタンパク質に関する。本発明は、政府基金により援助 されたものである。該政府は本発明について一定の権利を有する。
本出願は、本明細書に引用して組み込まれた米国特許出願07/808.523 号(1991年12月16日に出願)の一部を継続するものである。
発明の背景 正常なヒト二倍体細胞は、有用の増殖成長能力を有している(ヘイフリック。
■7等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、25巻、585頁(1961年 )、ヘイフリック、し、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、37巻、614 頁(1965年))。実際に、イン・ビトロでの制御条件下では、培養ヒト細胞 は最大限に増殖しても約80累積集団倍加(cumulative popul ation doublings)まてである。そのような細胞の増殖能力は、 細胞が杆験する累積東団倍加数の関数であることが見い出さ第1た(ヘイフリッ ク、1.。等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、25巻、585頁(19 61年)、ヘイフリック、L等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、37巻 、614頁(1985年))。この能力は、また細胞提供者のイン・ビボ年齢に 反比例している(マーチン、G、M等、ラボラトリ−・インベスティゲーンヨン 、23巻、86頁(1979年)、ゴールドツユタイン、S等、プロノーディン グ・オフ・ナショナル・アカデミ−・才ブ・ジイエンンイズ(tJ、s、A、) 、64巻、155頁(1969年):ンユナイダー、E、L、プロノーディング ・オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンノイズ(tJ、 S、 A、 ) 、73巻、3584頁(1976年)、レギルテイ、)′等、ケレオントロ ジア、19巻、303頁(1973年))。
増殖成長に対するその能力を山猫した細胞は、“老化”してしまったと言われる 。イン・ヒドロての細胞老化は、形態学的変化により示され、かつ外来成長因子 に対する細胞の応答機能減退をけう。従って、細胞老化は、細胞の増殖能力の喪 失を表すものである。イン・ビトロでの細胞老化現象を説明するため、様々な理 論が提案されているが、実験的証拠は、増殖能力の年齢依存性喪失が遺伝子プロ グラムの機能であろうことを修唆している(オーゲル 、1.、Iζ、プロノー ディング・オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンノイズ(Ll、 S 、 A、 )、49巻、517頁(1963年)、デ・マース、R等、ヒユーマ ン・フェネティフクス、16巻、87頁(1972年)1M ブンクワルド、ミ ューテーンヨン・リサーチ、・171巻、401百(1977年)、マーチン、  G、M等、アメリカン・ツヤ−ナル・オフ・パソロンー、74巻、137頁( 1974年)、スミス、JR等、1lcch、 Age、 I)ev、13巻、 387頁(1980年)、カークウ’7ト、TB、L等、セオリティカル・ノ\ イオロノー、53巻、481頁(1975年))。
イン・ヒドロにおけるヒト繊維芽細胞ての細胞融合研究は、細胞老化の静止状要 撃が、増殖状要撃よりも優勢であることを示している(ペレイラースミス、OM 等、゛ツマティ・lり・セル・フェネティフクス、8巻、731頁(1982年 )、ノルウッド、T、I+等、プロノーディング・オフ・ナンヨ→−ル・アカデ ミ−・オフ・サイエンノイズ(じS、A、)、71巻、223頁(1974年) 、ステイノ、 G、l+刃、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、130巻、 155頁(1979年))。
老化現象に対する洞察が、老化細胞および若い(即ち、非老化)細胞を融合して 、ヘテロ/カリオン(hetcrodikaryons)を形成する研究から得 られている。
ヘテロ/カリオンの゛若い”核で老化を引き起こすためには(DNA合成の阻害 により判定するとき)、融合する前に、老化細胞てタンノ;り質合成が起こらな (すればならない(バーマー、GC等、ツヤ−ナル・オフ・セル・/ヅオロノー 、91巻、187頁(1982年)、トレノチャーーリンカーン、CK等、イク スペリメンタル・セル・リサーチ、1714巻、155頁(1983年)、/\ −マー、G、C等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、145巻、708頁 (1983年)、トレ、チャー−1じカーノ、C,に等、イクスペリメンタル・ セル−リサーチ、153巻、208頁(1984年))。
同様に、老化繊維芽細胞mRNAの若い繊維芽細胞へのマイクロイ/ジェクンヨ ンが、若い細胞のDNA合成能力(ランプキン、C,に、等、サイエンス、23 2巻、393頁(1986年))と細胞の細胞周期のS(静止)期に入る能力の いずれをも阻害することが見い111されている(ランプキン、CK等、イクス ペリメンタル・セル・リサーチ、160在、544’N(1985年))。研究 者らは、イン・ビ)・口て老化!lI胞内て増殖されるユニークなmRN八を同 定した(ウェスト、M、D等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、184巻 、138頁(1989年)、ンヨルダハT等、イクスペリメンタル・セル・リサ ーチ、185巻、399頁(19894F、))。
ヒト二倍体内皮細胞は、これらの細胞がイン・ヒドロて細胞老化を真似すること から、細胞老化研究の代替細胞をを与えるものである(マンアーク、T等、/ヤ ーナル・オフ・セル・ハイオフノー、91巻、420頁(1981年)、ゴート ノ、PB等、イン・ヒドロ、19巻、661頁(1983年)、ジョンソン、A 等、Mech Age、 Dev、18巻、1頁(1982年);ラーン1−ン 、S、C。
等、サイエンス、222巻、623頁(1983年)、ヴアン・ヒンスベルグ。
\′WM等、ヨーロピアン・ジャーナル・オフ・セル・バイオロジー、42巻、 101頁(198Gtr) 、ニコルス、WW等、ジャーナル・オフ・セル・フ イノオロノー、132巻、453頁(1987年))。
加えて、ヒト内皮細胞は、様々な機能的かつ可逆の表現型を発現する能力がある 。内皮細胞は、幾つかの静止型および非末端分化型を示す(フォークマン、J等 、ネイチャー、288巻、551頁(1980年)、マンアーク、T等、ジャー ナル・オフ・セル・ハイオロ/−19・1巻、511百(1982年)、マトリ J 、へ等、ツヤ−ナル・オフ・セル・ノ1イオロシー、97巻、153頁(1 983年) モンテサ人R1ツヤーナル・オフ・セル・ノ1イオロンー、99巻 、1706頁(1984年)、モ/テ廿ノ、R等、/ヤーナル・オフ・セル・フ イ7オロノー134巻1,460頁(1988年))。
イア・ヒドロにおけるヒト細胞分化の紅路は、イン・ヒドロての成長因子誘導内 皮細胞増殖を阻害するサイトカイン類により媒介される細胞静止状態の誘導に関 与することが示唆されている(2141M等、サイエンス、228巻、882頁 (1985年)、マトリ、J、Δ等、イン・ビトロ、23巻、387頁(198 7年);クボタ、Y等、ジャーナル・オン・セル・バイオロジー、107巻、1 589頁(1988年)、インタ−フェロン等、ジャーナル・オン・セル・バイ オロジー、107巻、317頁(1989年))。
内皮細胞増殖の阻害因子(1nhibj tors)は、イン・ビトロでの内皮 細胞分化中に引き起こされるご(初期の転写事象の調節因子としても機能してお り、キャピラリ一様、管状内皮細胞表現型の形成に関連する(マンアーク、T等 、インプルーブメント・アンド・アドバンス・オン・オンフロジー、デ・ピーク 、V、T、等、出版、J、B リノビンコット フィラデルフィア、112頁( 1990年):ゴールドゲイバー、D 等、ブロン−ディング・オン・ナショナ ル・アカデミ−・オン・サイエンノイズ(U、S、A、) 86巻、7606頁 (1990年):ヘラ。
T、等、バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケー ションズ、167巻、637頁(1990年))。細胞増殖の阻害因子とは以下 のものを含む 1 インターロイキン−1a(IL−1a)(モンテサハ Ro等、ツヤ−ナル ・オン・セル・バイオロジー、99巻、1706頁(1984年)、モンテサ人  R等、ジャーナル・オン・セル・フイジオフジー、122巻、424頁(19 85年)、マンアーク、T等、サイエンス、249巻、1570−1574頁( 1990年))。
2、腫瘍壊死因子(フレイター−ツユローダ−1M等、ブロン−ディング・オン ・ナショナル・アカデミ−・オン・サイエンノイズ(U、S、A、) 、84巻 、5277頁(1987年)、サトー、N等、ジャーナル・オン・す/ヨナル・ キャンサー・インステイテユート、76巻、1113頁(1986年)、ブハー  JPo、アメリカン・ジャーナル・オン・ノ々ソロノー、133巻、426頁 (1988年);ノマダ、Y9等、ジャーナル・オン・セル・フィノオフノー、 142巻、31頁(1990年));3 トランスホーミング増殖因子β(tr ansforming growth factor−β)(ベィルド、A等、 バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ 、138巻、476頁(1986年);ムリュー、G。
等、ブロン−ディング・オン・ナショナル・アカデミ−・オン・サイエンノイズ (U、S、A、)、84巻、5600頁(1987年)、マイ9. J、A、等 、ジャーナル・オン・セル・バイオロジー、106巻、1375頁(1988年 )): 4 ガンマ−インターフェロン(フリーセル、1り1等、ジャーナル・オン・セ ル・バイオロジー、104巻、689頁(1987年):ツルオシ。N1等、バ イオケミカル・アンド・バイオフィンカル・リサーチ・コミュニケーションズ、 155巻、429頁(1988年))および5、腫瘍プロモーター、ホルボール ミリスチリン酸(PMA)(モンテサノ。
R等、セル、42巻、469頁(1985年)、ドクトロウ、S、R,等、ジャ ーナル・オン・セル・バイオロジー、104巻、679頁(1987年)、モン テサ人 R等、ジャーナル・オン・セル・フィノオフジー、130巻、284頁 (1987年)、ホシ、■3等、FASABジャーナル、2巻、2797頁(1 988年))。
老化を逆行させ、カリ細胞の増殖能力を回復することへの期待は、多くの分野の 努力活動にかかわっている。老齢疾患の多くは、この能力の喪失に関わっている 。加速された加齢を特徴とする悲惨な疾患、早老症(progeria)もまた 、細胞の増殖能力の喪失に関連するものである。この能力の回復は、この疾患の 、他の年齢関連疾患の、さらに加齢自身の治療に、広い範囲にわたるかかわりを 持つものである。
加えて、培養細胞の増殖能力の回復は、医薬および製薬工業において利用される 。非形質転換細胞を不滅化する能力を用いれば、ある種の組織、さらには細胞生 産物を無限に供給することも出来る。
従って、細胞老化の重要性は、数年来、高く評価されてきた(スミス、J、R, 、セルラー・エイジング、モノグラニス・イン・デベロップメンタル・バイオロ ジー:ソイアー、H,W、 (出版)、S、カーガー、ニュー・ヨーク、N、  Y、、17巻、193−208頁(1984年)ニスミス、J R等、イクスペ リメンタル・ブロントロノー、24巻、377−381頁(1989年)、本明 細書に参照して組み込んである)。研究者らは、細胞老化に関連した遺伝子をク ローン化することを試みている。DNA合成阻害因子(an 1nhibito r nf 1)NA 5ynthesis)の存在と細胞老化現象の間の相関関 係が認識されている(スピアリング、A、1.笠、イクスペリメンタル・セル・ リサーチ、179巻、159−167頁(1988年)、ペレイラースミス、O J1等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、160巻、297−306頁( 1985年):ドレツチャーーリンカーン、C,K。
等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、153巻、208−217頁(19 84年)、トレソチャーーリンカーン、CK等、イクスペリメンタル・セル・リ サーチ、144巻、455−462頁(1983年))。更に、ある種の老化関 連RNA分子の相対Jl (relative abundance)が同定さ れている(ランプキン。
C,に等、サイエンス、232巻、393−395頁(1986年))。
幾つかの研究室では、“サブトラクレヨンーデイファレンンヤル(subtra cti。
n−di[crcntiaり”スクリーニング法を用いて、老化細胞中で優先的 に存在するR N A種に由来するcDNA分子を同定している(クラインセ・ ンク、I)、A、、エイノ、12巻、55−60頁(1989年)、ノヨルダノ 、T3等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、185巻、399−406頁 (1989年);ンエラ F等、モレキュラー・アント・セルラー・バイオロジ ー、9巻、5610−5616頁(1989年)、ペレイラースミス、 O,M 、等、ジャーナル・オン・セル・バイオケミストリー、(付録0(12部A)) 、193頁(1988年)、クライノセック、D、A、スミス、J、R,、エイ ノ、10巻、125頁(1987年))。
”サブトラクションーデイフ7レンソヤル(subtraction−diff erential) ”7.クリー二〉りと名付けられた1つの方法ては、cD NA分子のプールを老化細胞から作成し、次いて、成長細胞のcDNAまたはR NAとノーイブリダイズして、これらの成長細胞に存在する核酸分子に相補的な cDNA分子を“控除(subtractoutどする。゛サブトラクンヨンー デイファレンンヤル”法は、ある目的のIこめには有用であるけれども、老化関 連cDNA分子が、老化の原因に関わっているのか、それとも老化の結果として 生成したものかを確定できないという難点がある。実際に、この方法で同定され た配列の多くは、細胞外マトリクスのタンパク質をコートすることが見い出され ている。そのようなタンパク質の発現における変化が、老化を引き起こすのでは ないようである。
発明の要約 本発明は、ある部分では、正常ヒト細胞がイン・ビトロで有限の複製能力を示し 、ある回数分裂した後、老化に至るという観察に関係する。細胞が老化すると、 それらは、細胞の大きさの肥大、細胞外マトリクス成分の変化、有糸分裂促進物 質刺激に対する不応答、および成長調節遺伝子発現の機能減退のようないくつか の形態学的および生化学的変化を示す。
本発明は、老化細胞中に生成するDNA合成阻害因子を同定するものである。
この阻害因子は、老化表現型の発現において重要な役割を果たす。阻害因子をコ ードする遺伝子は、老化綿11ffcDNAライブラリーを哺乳類発現ベクター に組み込むことにより同定した。次いで、該cDNAライブラリーを若い、サイ クリンク細胞(cycling cel+)内にトランスフェクションし、DN A合成の開始を抑制するこれらのライブラリーの構成メンバーを同定した。
効率的DEAEデキストラン媒介トランスフェクションにより、3種の別々のc DNAクローンにおいて、老化細胞由来の阻害因子(SDI)配列と推定される ものの分離が出来た。1種(Sll−1)の発現は細胞老化にして20倍増加し たのに対し、他のもの(SDI−2と5DI−3)は一定を保った。
要するに、本発明は、機能的なアソセー(assay)を用いて、DNA合成阻 害因子のクローニングを達成するものである。この方法を応用して組織特異的分 化および腫瘍抑制遺伝子のような、細胞周期の負の調節に関連する他の遺伝子を クローン化することも出来る。この方法を用いて、3種の阻害因子配列がクロー ン化されている。これらの配列の1つ(SDI−1)は、細胞老化と密接に関係 しているよってある。
詳細には、本発明は、受容細胞におけるDNA合成を阻害する能力を持つタンバ ク質をコードする核酸分子を提供するものである。
本発明は、特に、核酸分子がDNAであって、そしてDNAプラスミド(pcD SRα△など)に組み込まれるものである、実施態様に関係している。
本発明は、上述の核酸分子が5DIiであり、それが図5く配列番号1〉で示さ れた配列を有するものである、実施態様にも関係している。
本発明は、核酸分子がRNAである実施態様も包含している。
本発明は、当該RN A分子に相補的な配列、および生理学的条件下で該分子を もう一方とハイブリダイズさせるに十分な長さを有する核酸分子(DNAまたは RNAのいずれか)にも関係する。
本発明は、また、当該細胞に、受容細胞(および特に腫瘍細胞またはイン・ビト ロ培養ての細胞)におけるDNA合成を阻害する能力を持つタンパク質をコード する上述の核酸分子の有効量を与えることを含んで成る、ヒト細胞におけるDN A合成を阻害する方法を与えるものである。
本発明は、当該細胞に、受容細胞におけるDNA合成を阻害する能力を持つタン パク質をコードするRNA分子に相補的な配列を持ち、かつ生理学的条件下でも う一方とハイブリダイズさせるに十分な長さを持つ核酸分子(DNAまたはRN Aのいずれか)の有効量を与えることを含んで成る、静止または老化ヒト細胞に おけるDNA合成の阻害を抑制する方法を提供するものでもある。特に意図され るのは、細胞が皮膚細胞または損傷または火傷組織に存在する細胞である場合の 実施態様である。本発明は、更にリンパ球、管組織(動脈、小動脈、毛細管、静 脈など)、肝臓、腎臓、心臓および池の筋肉、骨、胛臓などの皮膚以外の組織に おける本発明の薬剤の使用を2図するものである。
図面の簡単な説明 図1は、cDNAクローニンクおよび発現ヘクター、pcDSRα△(BはBa mH1部位を表す)の構造を示す。
図2は、若い細胞のDNA合成に対して阻害性のcl)NAクローンを同定する ものである。3本の異なる棒は、独立したトランスフエクンヨン実験を表してお り、*は、実施されなかったことを示し、負の数は、対照より高い榎識指数を示 す。
図3は、アンチセンスSDI cDNAトランスフエクノヨンを示す。アンチセ ンスcDNA発現プラスミドを作り、若い細胞中にpCMVβと同時トランスフ ェク、ヨンした。レーン1 対照pcDsRa△、レーン2・pcDSRα△− 3DI−1、レーン3°pcDsRα△アンチ5DI−1、レーン4:pcDS R(Z△−3DI−2、レーン5:pcDSRα△−アンチ5DI−2゜図1は 、細胞加齢中の118RNΔからのポリΔ+RNΔ回収における変化を示す。
図5は、5l)l−1cl)NΔのヌクレオチド配列とアミノ酸配列を与える。
発明の詳細な説明 ■ 細胞老化 培養における、ヒト正常二倍体繊維芽細胞の複製的老化は、充分に確立され、か つ広く受け入れられている細胞加齢モデルである(ヘイフリック、Ll等、イク スペリメンタル・セル・リサーチ、37巻、611−636頁(1965年)、 ノルウッド、T、H,、およびスミス、J、R,、ハンドブック・オフ・ザ・バ イオロジー・オフ・エイノング(第2版)C,EフィノチおよびE、L ノユナ イダー、パン・ノストラノド出版、ニューヨーク、290−3 ] 11頁19 85年)、ゴールドツユタイン、S、サイエンス、249巻 1129−113 3頁(1990年))。有限回数の集団倍加(population doub lings) i&、細胞が老化すると、それらは分裂したり太き(て平らな影 響を表したりする能力を失う。この現象の根底にある原因となるメカニズムは、 生化学レベルおよび分子レベルで老化細胞を特徴付ける多くの観察にも拘わらず 、まだ理解されていない。
1次元および2次元タンパク質ゲル分析により、老化細胞に特異的なマーカータ ンパク質はほとんど無いことが明らかにされている(リンカーン、D、W等、イ クスペリメンタル・セル・リサーチ、154巻、136−146頁(1984年 )、ランプ E等、/ヤーナル・オフ・セル・バイオロジー、100巻、545 −551頁(1985年)、スコツティー、J等、ジャーナル・オフ・セル・フ ィ/オフ/−1131巻、21(1217頁(1987年)、ペイロイテール、 に等、プロノーディング・オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンノイ ズ・USA、85巻、5112−5116頁(1988年))。老化細胞を特定 する抗原性決定因子が、原形質膜上に見つ()られた(ポーター、MB等、ジャ ーナル・オフ・セル・フィンオフ/−1142巻、425−433頁(]999 0年)、、フィブロネクチンおよびコラゲナーゼなどの細胞外マトリクスの成分 が、老化細胞の中で過剰に発現されることが見い出された(ウェスト、M、I) 等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、184巻、138−147頁(19 89年)、クマサキ、T1等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、195巻 、13−19頁(1991年))。しかしながら、これらの観察と細胞老化との 関連性は明らかでは無い。
最近、幾つかの成長調節遺伝子の発現における変化が明らかにされた。c−fo scdc 2、サイクリンAおよびBの発現が老化細胞では減少することが見い 出された(セサトリ、Tおよびカンピノ、J 1サイエンス、247巻、205 −209頁(1990年))。同様に、老化細胞は、網膜芽腫タンパク質をリン 酸化する能力がないことを明示している(スティン、G、l+等、サイエンス、 249巻、666−669頁(1990年))。これらの観察は、これらが全て 成長促進遺伝子発現の低下変化であることから、当該細胞が8期に入る能力の無 いことを強力に説明し得ると思われるが、しかしながら、これらが老化の原因で あるのか、結宅であるのかは明らかではない。
老化を引き起こす役割を持つと思われる遺伝子発現におけるもう]つの付加的な 変化は、若い繊維芽細胞てはなく、老化繊維芽細胞により生成されたDNA合成 の阻害因子(群)である(スピアリング、A、I 等、イクスペリメンタル・セ ル・リサーチ、195巻、54]−545頁(1991年)参@)。阻害因子( 群)が存在する証拠は、最初、ヘテロカリオン実験から得られ、その中で老化細 胞は、ヘテロカリオ/の中の若い核内てD N A合成の開始を阻害した(ノル ウッド TH等、プロノーディング・オフ・ナショナル・アカデミイー・オフ・ サイエン/イス・LISA、71巻、22312234頁(1974年)、ペレ イラースミス、0〜4、およびスミス J R1ツマティック・セル・ノエ不テ ィンクス、8巻、731−−742頁(1982年))。老化細胞質体と若い細 胞全体を含むサイブリット(cybrids)の研究は、老化細胞中の、表面膜 結合タンパク質のI) N A合成阻害因子の存在に対して、更なる支持を与え るものであった(ドレッノヤーーリンカーン、C,に、、およびスミス、J、R ,、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、153巻、208−217頁(19 8’1年))。このことは、老化細胞由来の表面膜含希が豊富な調製物、または その膜から抽出したタンパク質を若い細胞の培養培地に加えたとき、DNA6r i+iを阻害することが見い出されることで直接説明された(ペリラ−スミス、 oM。等、イクスペリメンタル・セル・リサーチ、160巻、297−306頁 (1985年)ニスティン、G、Hlおよびアドキンス、し、プロノーディング ・オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエン/イス・USA、83を、9 030−9034頁(198(3年))。コノ阻害因子の生化学的方法による精 製は、現在までのところ、成功していない。しかシナカラ、マイクロインノエク ノヨン実験では、DNA合成阻害性メンセンジャーRNAが非常に多く存在する ことが示さねている(ランプキン、cK等、サイエンス、232巻、393−3 95頁(1986年))。
DNA1成阻害囚了(f!T)をコードする遺伝子(群)のクローン化を試みる ために、機能的スクリーニング法(a functional screeni ng prcx:cdurc)が用いられた。
この方法により、若いサイクリング細胞中に導入した場合にDNA合成阻害活性 を示す3種のcDNAを分離および同定した。これらの分子は、“老化細胞由来 阻害因子群゛(“SDド)として本明細書に引用している。
II 細胞老化の阻害因子群のクローニング本発明の実施に際し、老化ヒト二倍 体繊維腎細胞中に存在するDNA合成阻害性配列群の分子クローニングのために 有効な方法が好適に用いられる。生物学的に重要な遺伝子群のクローン化を試み る場合そうであるように、その生産物の活性は容易に検出し得るのに、細胞老化 にかがわる所望の遺伝子を精製するのは可能でないこともある。
このような遺伝子配列を同定するために構想さ第1得る1つの方法は、老化細胞 由来cDNAライブラリーのディファレンノヤル(dHferentjal)ま たはサブトラクティブ(subtractive)スクリーニングを用いること てあろう。この方法は、ヴエルナー症候群中者由来の細胞において過剰発現され るcDNA分子を同定するのに用いられている(ムラ人 S等、モレキュラー・ セル・バイオロジー、11巻、3905−3914頁(1991年8月))。ヴ エルナー症候群は、希に遺伝する疾病である。それは早軌加齢(prematu re aging)により特徴付けられている。自然の加齢とヴエルナー症候群 との関連性は知られていない。
不運にも、このようなスクリーニングは、老化ITl胞の特定には重要であるけ れども、老化の重要なlff1因ではない、多数の遺伝子を同定するだろう。更 に、全長cDNAのクローニングにおける技術的な制約が、これらの方法により クローン化される遺伝子群の機能決定を困轄にしている。これらの理由から、こ のようなディファレノノヤル法は、老化関連遺伝子配列群を同定するには、一般 的に適切でもなく、また最も望ましい方法でもない。
反対に、発現スクリーニングは、このような老化関連遺伝子配列群の好ましい同 定および分離方法を与えるものである。このスクリーニング法ては、クローン化 した遺伝子を受容細胞において発現する能力を有するベクター内てcDNAを直 接クローン化する。こうして、DNA合成における何等かの阻害に対して直接受 容細胞をスクリーニングすることが出来る。
発現スクリーニングにおいて、最も重要な段階は、cDNAの合成である。酵素 は、夾雑物がないように、注立深く選択されるべきである。cDNA合或は、満 足の行く結果(即ち、正確な逆転写および十分な長さの転写サイズ)が得られる ことを確実にするために、好ましくは数回繰り返される。最終的に、c DNA 生産物は、好ましくは、断片になったり早すぎて終了したcDNA生産物を除去 するために、サイズ画分される。二本鎖cDNA生産物は、次いで、大きさに基 づく両分、即ち、0.5−2.0.2.0−4.5.4.5−10kb画分に好 適に分けられる。膜結合タンパク質の多くが、相対的に高い分子量を有するとい う推定のもとに、2−4.5kb cDNA画分を用いて、cDNAライブラリ ーを作成した。cDNA群は適切な発現ベクター、好ましくはl) CD S  Rα△の中に挿入され、挿入された配列群は若い細胞内で高レベルで転写され得 る。
最も好ましいトランスフェクション法は、DEAEデキストラン媒介トランスフ エクノヨンであり、高い割合で若いサイクリング細胞を一時的に発現させる条件 下で行われる。トランスフェクション頻度は、実験毎に変化するため、cDNA ブールプラスミドを、pCMVβ(β−ガラクトンダーゼをコードする)などの マーカープラスミドと一緒にトランスフェクションし、櫻識指数をβ−ガラクト ノダーゼ陽性細胞のみてアッセイした。一般に、トランスフェクションした遺伝 子群の同時発現は、トランスフェクション・コンピテントな細胞が多くのプラス ミドを受け入れることから、かなり高い。この簡単な同時トランスフェクンヨン 法は、細胞外DNAを発現する細胞におけるDNA合成の評価を可能にした。
同時トランスフェクションされるプラスミド量は、パイロット試験から決定され た。トランスフェクション頻度と加えたプラスミドの量との間の相互関係は、マ ーカープラスミドを用いて試験され、最大効率は、プラスミド1100−500 nの範囲で得られる。この結果を考虜に入れて、好ましくはcDNAライブラリ ーを、各プールが5種の独立したプラスミドクローンを含む小さいプールに分け た。次いて、pcMvβ約1100nとcDNAプラスミド約40(logとで 同時トランスフェクションを行う。これらのパラメーターは、マーカープラスミ ドのトランスフェクション頻度を低減すること無く、β−ガラクトノダーゼ陽性 細胞におけるcDNAの同時発現を最大にすることが見い出された。
スクリーニングの第2ラウンド後、DNA合成の強力な阻害を示した単一のプラ スミドを、第1ラウンドスクリーニングの時に陽性と判断されたプールからうま く分離することが出来た(図2)。図2では、第1ラウンドスクリーニングにお いて陽性を示したcDNAプールを個々のプラスミドに分け、再びトランスフェ クションした。各cDNAプール(A、BおよびC)について、プラスミドN。
1ないし5は、それぞれ単一プラスミドトランスフエクノヨンの結果を示してい る。プールBては、No、1プラスミドは、単なる空のベクターであることが分 かった。プラスミドの阻害性活性は、好ましくは、核マイクロインノエクンヨン 実験により、更に確かめられる。このような実験は、分離されたプラスミドがD NA合成を阻害する能力を持つ配列群を含むことの、より直接的な証拠を与える ものである。
III 本発明の分子およびそれらの使用本発明は、DNA合成を阻害するかま たは可能にするいずれかの様々な化学薬剤の使用を意図するものである。このよ うな薬剤は、(1)オリゴヌクレオチド、C2)nAfm合タンパク質、または (3)オリゴヌクレオチドまたは核酸結合分子のいずれかの構造によく似た構造 の化合物(即ち、“ペプチドもどき“剤)であり得る。
本発明の薬剤は、活性細胞におけるDNA合成の阻害を誘導するか、または老化 または静止細胞における、このような阻害を抑制するかのいずれかの能力を持つ ものであり、それらは、広範囲の治療および応用に用いられ得る。
従って、1つの実施態様では、本発明は、受容細胞におけるDNA合成を阻害す る能力を有するCDNA分子を、機能的な(即ち、発現可能な)形で分離する方 法を与えるものである。このような“SDド核酸分子、同じ(それらがコートす るタンパク質、およびそれらのペプチドもどき類似体は、受容細胞における老化 または静止状態の誘導時に、用いる。このような誘導は、早老症(〕(ダム。
A J 、アーカイブス・オフ・デルマドロン−1125巻、540頁(198 9年)、バーマー、L等、オルソペデイノクス、11巻、763頁(1988年 )、マーチン、G、M、ナショナル・キャノサー・インステイチュート・モノグ ラフ、60巻、211頁(1982年)):年齢関連疾患(マーチン、G、M、 ゲノム、31巻、390頁(1989年):ロー、D、A、、クリニカル・ゲリ アトリ・ノクス・メゾイノイン、6巻、319頁(1990年)、ムーラディア ン、A、D、、/ヤーナル・オフ・アメリカン・ゲリアトリックス・ソサイエテ イー、36巻、831頁(1988年)、アルパート、J、S、アメリカン・ン ヤーナル・オフ・カルディオフノー、65巻、23j頁(1990年))、アル ツノ\イマー病(テリー、R,D、モノグラフ・オフ・バノロノー、32巻、4 1頁(1990年)7コスクール、B等、フ〒−マコサ力イアトリー、23巻、 85頁(] 9990年)座力症およびカヘキ/−(ウェルプリー、R,13、 ケリアトリノクス、45巻、26百(1990年))、または迅速な細胞増殖が 望ましくないような疾患または症状の処置に、望ましい。この関係で、本発明の 薬剤を治療的に用いて、腫瘍または腫瘍原細胞の迅速な増殖を抑制することが出 来る。従って、本発明は、癌を処置するための治療を提供するものである。
SDI核酸分子の配列は、静止および老化に関連するDNA合成の阻害を抑制す るのに用いられ得るタンパク質分子を帰結および同定することを可能にする。
このような分子のアミノ酸配列は、核酸分子のヌクレオチド配列とそれがコード するタンパク質のアミノ酸配列との間の知られている関係から容易に導き出すこ とが出来る。本発明は、明らかにされたSDI核酸分子の転写および翻訳により 合成されるタンパク質およびポリペプチド分子を包含している。
本発明により意図されている付加的な種類の分子は、SDI配列から発現される タンパク質の機能とよく似たタンパク質または他の分子(即ち、ペプチドもどき 類似体)を含んで成る。
これらおよび他の類似体は、例えば、本発明の試薬のDNA合成を誘導または抑 制解除する能力を活用することにより容易に同定され得、これらの工程を逆にす ることが出来る薬剤を同定することにも用いられる。故に、例えば、細胞をSD Iオリゴヌクレオチドと疑似アンタゴニスト化合物のいずれもが存在する中でイ ンキュベートすることもある。その細胞を追跡して、化合物がDNA合成を阻害 するSDIオリゴヌクレオチドの能力を低減出来るかどうかを測定するのである 。従って、本発明は、アンチセンスオリゴヌクレオチドのアンタゴニストを同定 することが出来る“スクリーニングアッセイ”を包含する。逆に言えば、細胞を SDIアンチセンスオリゴヌクレオチドと疑似アンタゴニスト化合物のいずれも が存在する中でインキュベートすることもある。細胞を追跡して、その化合物が DNA合成を抑制解除するアンチセンスオリゴヌクレオチドの能力を低減出来る かどうかを測定するのである。従って、本発明は、アンチセンスオリゴヌクレオ チドのアンタゴニストを同定することが出来る“スクリーニングアッセイ”を包 含する。同様の方法て、これらの薬剤のアゴニストを代替的に同定することも可 能である。
このようなスクリーニングアッセイの使用により同定され得るアゴニスト化合物 の中には、不妊を引き起こすために使用してもよい化合物がある。同様に、この アンセイは、組織再生または血管新生を抑制するかまたは引き起こすいずれかの 能力を持つ化合物の同定を可能にするであろう。このような化合物は、癌の処置 に有用であり得る。
タンパク質およびポリペプチドの発現時および望ましい類似体の定義付は時にそ れらを使用するのに加えて、本発明のSDI核酸分子は、SDI核酸分子に結合 し、その活性を阻害するなどの能力を持つアンチセンス核酸分子を生産するのに 用いることが出来る。特に好ましいのは、このような薬剤がアンチセンスオリゴ ヌクレオチドである場合である。
一般に、”アンチセンスオリゴヌクレオチド”は、その配列がターゲットのmR NA分子(またはそれに対応する遺伝子)の配列に相補的である核酸(DNAま たはRN Aのいずれか)であり、m RN A分子(または遺伝子)に結合す るか、またはハイブリダイズし、それによって、mRNA分子の遺伝子産物への 翻訳を損なう(即ち、弱めたり、妨げたりする)能力を持つものである。アンチ センスオリゴヌクレオチドとして働くには、核酸分子はターゲットmRNへの翻 訳を媒介するターゲットmRNA分子(または遺伝子)の部分と結合するか、ま たはハイブリダイズする能力を持たなければならない。アンチセンスオリゴヌク レオチドは、ヨーロッパ特許出願公開番号263.740 ; 335.451  +および329.882と、PCT公開番号W090100624に開示され ており、これらはすべて、本明細書に参照として組み込んである。
本発明は、特に、SDI遺伝子産物をコードするmRNAまたはcDNA分子に 結合するか、またはハイブリダイズする能力を持つようなアンチセンスオリゴヌ クレオチドに関係する。
従って、本発明の一聾様ては、SDI mRNA転写物の翻訳を特異的に遮断す るようにデザインされたアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いて、受容老化細 胞におけるDNA合成の阻害を抑制解除することが出来る。
アンチ−3DIアンチセンスオリゴヌクレオチドがこれらの目櫟を達成し得るよ うな1一つの方法は、SDI mRNAの翻訳開始領域の配列で、しかもSDI 遺伝子のmRNA転写物にハイブリダイズ出来るのに充分な長さの配列に相補的 な配列を持つことによるものである。このようなオリゴマーの大きさは、この目 的に効果的な任意の長さであることが出来る。好ましくは、アンチセンスオリゴ ヌクレオチドは、約10−30ヌクレオチドの長さであり、最も好ましくは、約 15−24ヌクレオチドの長さであるだろう。
代替法として、短すぎて、生理学的、イン・ビボ条件下で、SDI’mRNAに 安定にハイブリダイズ出来ない長さのアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いる こともある。このようなオリゴヌクレオチドは、長さにして約6−10またはそ れ以上のヌクレオチドであることもある。本発明に従って用いられるためには、 このようなオリゴヌクレオチドは、好ましくはSDIコード化mRNAの翻訳領 域座に結合させるように修飾されている。このような修飾分子の例には、抗体( または抗体フラグメ/ト)に結合させたオリゴヌクレオチド、または−末鎖SD ImRNA分子に結合出来る他のりガント(例えば、トリメチルソラリン、8− メトキノソラリンなどの、二価架橋剤など)がある。
二価架橋剤(ソラリン、例えば、トリメチルソラリンまたは8−メトキンソラリ ン)付加物の1つの反応基に結合させたアンチ−3DIアンチセンスオリゴヌク レオチドは、350−420nmUV光で活性化してSDI mRNA1:架橋 する能力を持ってあろう。従って、このような光強度を調節する(UVランプの ワット数を変える、細胞とランプの間の距離を広げる等による)ことにより、ア ンチセンスオリゴヌクレオチドと細胞のSDI mRNAとの間の結合程度をコ ントロールする場合もある。これにより、順次、受容細胞におけるSDI遺伝子 発現の減弱の程度をコントロールすることもまた可能になる。
一般に、アンチセンスオリゴマーは、SDI遺伝子のヌクレオチド配列に従って 調製され、最も好ましくは、5DI−1のヌクレオチド配列(図5)に従って調 製される。
アンチセンスオリゴヌクレオチドの配列は、生成するオリゴヌクレオチドが、上 記したSDI mRNA、cDNAまたはSDI遺伝子自身のいずれかの上記翻 訳座に結合するかまたはハイブリダイズする能力を持つことを前提として、1つ またはそれ以上の部分に、1つまたはそれ以上のヌクレオチドの挿入、置換、欠 失を含み得る。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドを合成するには、当業者に知られてい るどの方法も用い得る(サメチク等、プロノーディング・オフ・ナショナル・ア カデミ−・オフ・サイエンノイズ(U、S、 A、 )、83巻、4143頁( 1986年)、グソトチャイルト等、プロノーディング・オフ・す7ヨナル・ア カデミ−・オフ・サイエンノイズ(U、 S、△ )、85巻、5507頁(1 988年)、ウィックストロム等、ブロン−ディング・オフ・ナショナル・アカ デミ−・オフ・サイエンノイズ(U、S Δ)85巻、1028頁、ホルト、J 、T。
等、モレキュラー・セル・オフ・バイオフノー、8巻、5)63頁(1988年 )、ゲルウィルン、A、M等、サイエンス、242巻、1303頁(1988年 )、アンフすツノ、G等、プロ/−ディング・オフ・す/ヨナル・アカデミ−・ オフ・サイエンノイズ(U、S、A) 、86巻、3379頁(1989年)、 へ・ンカー、D等、ELiBO/ヤーナル、8巻、3679頁(1989年)、 引例はすべて、参照として本明細書に組み込んである)。自動核酸合成機をこの 目的のために用い得る。加えて、いかなる配列の所望のヌクレオチドも、カスタ ムメ−1・分子の商業的供給業苦から人手出来る。
最も好ましくは、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは固相“ホスホアミ ダイト合成′を用いて調製してもよい。該合成は、オリゴヌクレオチドの3′− ヒドロキシル末端になるヌクレオチドて誘導された固体支持体に結合させtこ伸 長ヌクレオ千ト鎖を用いて行オ〕れる。該方法は、その5°−ヒドロキシル基が (好ましくは、5’−DNjT(ンメトキ/トリチル)基で)保護されており、 そのアミノ基かへンソイJし基(ノドノンおよびアデノノンのアミン基のtこめ )まtこ:まイノブチリル基(グアノシンを保護するため)のいずれかで保護さ れているモノマー単位を用いるDNAの循環合成を含む。このすな誘導体の製造 方法は、当業者には、よく翔られている。
本発明のアンチセンスおよび他の阻害剤は、さもなければ一時的な増殖性生存能 力しかもてない価値ある細胞型(−次組織培養細胞等)に永遠性を与えるtコめ に用い得る。従って、これらは、器官または組織移植片または移植植物1こ関し て、研究のために、多数の細胞の蓄積を可能、もしくは助長したりするのに用い 得る。
それ故に、一実施態様では、本発明の薬剤を器官または組織培養方法と共に用い て、当該方法を促進させることもある。
使用することにより生理学的条件が変わるのであれば、その使用は治療的と言わ れている。非治療的使用というのは、使用者の外観を変えるものである。
本発明の薬剤は、例えば皮膚の調子、色、質感等、またはリンパ球、血管(動脈 、小動脈、毛細血管、静脈など)、肝臓、腎臓、心臓および他の筋肉、骨、0臓 などの細胞、組織または器官の再生における、加齢の効果を妨げることなどの治 療または非冶療目的のために局所的に、または組織的に用い得る。本発明の薬剤 は、そのような細胞、1■織または器官を若返らせるのに用いiJる。従って、 これらは、医薬等に用いることが出来、それらの医薬等は例えば、アンチセンス オリゴヌクレオチl−またはそれと同等の物、および好ましくは、適切な溶媒に 溶解させた脂肪親和性キャリアーまたは添1x+物を含んで成るものであり得る 。このような溶媒は、例えば、水−エタノール混合物(10%ないし30%v  / vまたはもっと多くのエタノールを含有する)であっても良い。このような 製剤は、0001%ないし100ものアンチセンスオリゴヌクレオチドを含有し 得る。適切なキャリアー、添加剤および溶媒は、レミントンズ・ファーマノニー ティカル・サイエンノイズ(第16版、オソル、A出版、マンク、イーストン・ ベンノルバニア(1980年))、この文献は、本明細書に参考として組み込ん である)に記載されている。
本発明のアンチセンスおよび他の阻害剤分子が細胞増殖を刺激する能力を有する ことから、それらを用いて、火傷、または外科手術後の損傷治癒、回復を促進し たり、萎縮した組織等を修復したりすることも可能である。このような実施態様 のために、これらの薬剤は、抗生物質、抗菌剤などと共に、局所投与または全身 投与用に処方されることもある。
このような本発明のアンチセンスおよび他の阻害剤分子は、ヒトまたは動物にお ける精母細目包の増殖または卵母細胞の成熟を刺激するのに用い得る。従って、 本発明のT;剤は、受容者の受精能力を増進するために使用され得る。
本発明の分子は、受容小者に遺伝子治療を施すために用いても良い。一実施態様 では、中老由来の細胞または組織をψ者から除去し、活発な成長状態を回復させ るのに充分な条件下、本発明の分子で処理する。この使用の好ましい一態様では 、個人(例えば、エイズ中音などのように免疫損傷しこ個人(1龍聞e com promiscd 1ndividual)または、リンパ球の提供者として働 (1,免疫能力の十分な個人(iwune−compCtent 1ndivi dual)など)のリンパ球を脱離し、アンチセンスSDI核酸で処理すること が出来る。これらの分子の投与は、リンパ球を抑制解除するであろう。投与後、 リンパ球は小者に再び導入され、感染と戦う能力が増強される。
本発明の分子は、特に、疾病または組織変性のための動物モデルの創製および/ または研究に使用するのに適している。従って、本発明の分子を用いて、異常な 加齢または細胞変性により特徴付けられる動物モデルのエフェクター(effe ctor)を研究すること力咄来る。同様に、SDI分子(例えば、適切な調節 配列と連結させて、受容細胞におけるそれらの発現を可能にさせたもの)を投与 して、加齢および組織変性の動物モデルを創製するのに用いても良い。
rv 投与方法 本発明の薬物は、医薬的に有用な組成物を調製する知られた方法に従って製剤化 でき、該方法により、これらの材料、またはそれらの機能的誘導体が医薬的に許 容され得るキャリヤー媒体と絹み合わせて混和物とされる3、適切な媒体および 他のヒトタンパク質、例えば、ヒト血清アルブミンを含む、それらの製剤は、例 えば、レミントンズ・ファーマノニーティカル・サイエンノイズ(第16版、オ ソル、A出版、マノク、イーストン、ペンシルバニア(1980年))に記載さ れている。効果的な投与に適した医薬的に許容され得る組成物を形成させるため には、当該組成物は、有効量のアンチセンスオリゴヌクレオチド、またはその均 等物、またはそれらの機能的誘導体を適量のキャリヤー媒体と共に含有するであ ろう。
更なる製薬方法を用いて、作用の持続期間を制御し得る。アンチセンスオリゴヌ クレオチド、またはその均等物、またはそれらの機能的誘導体を複合(comp leX)または吸収するポリマーを用いることにより、放出制御製剤を完成でき る。
放出制御するために、適切な高分子(例えば、ポリエステル類、ポリアミノ酸類 、ポリヒニル、ピロリドン、エチレンビニルアセテート、メチルセルロース、カ ルホキツメチルセルロース、またはプロタミン、サルフェート)と高分子の濃度 、同じく組み込み方法を選択することによって、制御された放出を実行できる。
制御放出製剤により、作用持続期間を制御するもう一つの可能な方法は、アンチ センスオリゴヌクレオチド、またはその均等物、またはそれらの機能的誘導体を 、ポリエステル類、ポリアミノ酸類、ハイドロゲル類、ポリ(乳酸)またはエチ レンビニルアセテートコポリマー類などのポリマー物質の粒子に組み込むことで ある。代替法として、これらの薬物をポリマー粒子に組み込む代わりに、これら の物質を、例えば、コアセルベーンジン技術、または、界面重合により調製され たマイクロカプセル類、例えば、ヒドロキノメチルセルロースまたはゼラチン− マイクロカプセル類およびポリ(メチルメタクリレート)マイクロカプセル類そ れぞれの中に、またはコロイド状薬剤放出システム、例えば、リポソーム類、ア ルブミンミクロスフェア類、ミクロエマルション類、ナノ粒子類、およびナノカ プセル類、またはマイクロエマルション類中に封じ込む(entrap)ことが 可能である。このような技術は、レミントンズ・ファーマシューティカル・サイ エンノイズ(1980年)に開示されている。
本発明の組成物は、注射、迅速な屯滴、鼻咽喉吸収(鼻咽喉内に)、皮膚吸収に よる非経口的投与または経口投与用に製剤化されることも出来る。これに代えて 、該組成物を筋肉内没勾または静脈内投与してもよい。非経口投与のための組成 物は、滅菌水溶液または非水溶液、セ濁液、および乳液を含んでいる。非水性溶 媒の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブ浦などの 植物油、およびオレイン酸エチルなどの注射可能な有機エステル類である。担体 、添加剤または閉鎖包帯を用いて、組織浸透性を増大させたり、抗原吸収を増強 させたり出来る。経口投与のための液体投薬形態は、一般にこの液体投薬形態を 含有するリポソーム溶液を含んで成ることもある。V濁状リポソームに適切な形 態は、乳液、せ濁液、溶液、シロップ、およびエリキンルを含み、当技術分野で 通常用いられる精製水などの不活性希釈剤を含有する。不活性希釈剤の他にも、 このような組成物は、湿潤剤、乳化剤および懸濁剤または甘味料、香味#1、着 色料、または芳香料も含み得る。
組成物は、その投与に受容中音が耐え得る場合、“医薬的に許容され得る”と言 われる。投与される量が生理学的に有意義である場合、そのような薬物は、“治 療的に有効量”て投与されると言われる。薬物は、その存在が、結果として受容 中音の生理機能における検出可能な変化を生じる場合、生理学的に有意義である 。
一般に、有効量の組成物を与えるために必要とされる投薬量は、受容者の年齢、 体調、性別、および疾病の程度、あるとしても当技術分野の通常の技術者により 調整され得る他の変化物、などの要因に依存して変化する。
本発明の組成物の有効量は、用量または適用当たり0.01−1. OOOmg /mlで変化し得るが、より少なくまたはより多く用いても良い。
以上、本発明を一般的に記載してきたが、以下の実施例を参考にすることにより 、より容易に理解されるであろう。それらの実施例は、特記したものを除き、例 示のために提供したものであり、本発明の限定を意図するものではない。
実施例1 cDNAライブラリーの創製 cDNAライブラリーは、細胞系HCA 2などの正常ヒト新生児包皮繊維芽細 胞由来のRN Aを用いて得られた。これを行うためには、細胞を、10%胎児 ウノ血清(GrBCOまたはハイクローン)を補った、均衡のとれたアール塩溶 液またはハンクス塩溶液のいずれかを含む最小必須成分培地で成育させた。細胞 を培養し、それらのイン・ヒドロでの寿命を、以下参考として組み込んであるス ミス、J、R,、およびブラウンシュバイゲル、に、1.、ジャーナル・オフ・ セル・フィノオフノー、98巻、597−601頁(1979年)に記載されて いる条件下て測定した。静止細胞は、細胞が集密的(confluent)にな る前に、正常培養培地を、05%血清を含む培養培地に変えることにより作成さ れた。該細胞は、低血清培養で3週間まで維持された。
全細胞RNAをグアニノウムチオンアネート/CsC1法(ガルガー、S、J、 等、バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーノヨ ンズ、117巻、835−842頁(1983年))か、またはグアニジウムチ オシアネート/フェノール法(コムジンスキー、Pおよびサツキ、N9、アナリ ティカル・バイオケミストリー、162巻、156−159頁(1987年)  、RNAゾルB1バイオテックス・ラボラトリ−・インコーホレイテッド、テキ サス)のいずれかにより分離した。ポリA+RNAはオリゴ(d T)セルロー スカラムクロマトグラフィー(コラボレイティブ・リサーチ、マサチューセッツ )により分離した。
上記したように、老化細胞から得られたポリA+RNA 10++gは、提供者 (BRL、MAD)の教示に従いRNアーゼH−/MMLV逆転写酵素を用いる ことにより、二本鎖cDNA群に転換させ、T4ポリメラーゼ処理により平滑末 端にした。二本鎖cDNA調製物群は、アガロースゲル電気泳動によりイズ画分 され、発現ベクターに挿入するために、2−4.5kbの両分を分離した。
この目的に用いられる発現ベクターは、3.4kbプラスミドであり、pcDS Rα△と呼称されるものである(図1)。プラスミドpcDSRαへは、プラス ミドpcDSRα296の誘導体であり、オカヤマーバーグSV40プロモータ ーとI−I T L ”i’ −1由来のL T Rを含む(タケベ、Y等、モ レキュラー・セル・バイオロジー、8巻、466−/172頁(1988年); Mヨシダ博士(キャノサー・インスティテユート・オフ・ツヤパン)により提供 された)。プラスミドpcDsRα△は、p c D S R296からPst l−Kpnlフラグメントの336塩基対(bp)セグメントを除き、それをp uc19由来のPstl−Kpnlフラグメントの28塩基対に置き換えること により形成された。生じたプラスミド(pcl)SRα△)は、クローニングベ クターおよび発現ヘクターとして用いられた。
プラスミドp5V2cal (ゴーマン、C9等、モレキュラー・セル・バイオ ロジー、2巻、]00440051頁1982年))は、グレンチェン・ダーリ ントン博士(テキサス・チルドレンズ・ホスピタル)により与えられた。pcD ヘクター(オカヤマ、1(およびハーグ、P1モレキュラー・セル・バイオロジ ー、3巻、280−289頁(1983年))は、11オ力ヤマ博士(日本、大 阪大学)により与えられたもので、該プラスミドは、SV/IOプロモーターと S〜′110ポリA/グナルの間に挿入されたクロラムフェニコールアセチルト ランスフェラーゼ(−CAT” )遺伝子をイ1する。pcDsRα△−cat は、I(indlll−3mal消化SRαプロモーターフラグメントのQ 8 kbをHindlIT消化pSVOcatに、2段階の連結反応を経て、挿入す ることにより、pcDSRα△から構築された。c I) N Aライブラリー の効率良い発現スクリーニングを可能にするためには、非常に強力なプロモータ ーが望まれていた。数種の哺乳類発現ベクター(若い細胞内にトランスフェクシ ョンされたpSV2ca t、pcD−ca[およびpcDSRα△−c a  t )の分析から、SRαプロモーターが若いサイクリング細胞におけるCAT 遺伝子の発現を高効率で推進することが見い出された。これらのプラスミドの相 対的なCAT活性は、各反応に用いられるタンパク’Ifffiに対して欅準化 することにより、計算された。転写効率は、SV40初期遺伝子プロモーターを 利用する在来のp S ’、: 2プロモーターよりも約20倍高かつtこ。
pCMVβは、ヒトサイトメカトロウィルス前初期遺伝子(iIIlmedia te earlygene)プロモーターにより駆動されるE、コリβ−ガラク トンダーゼ遺伝子を搭載している(マノクグレコール、GR4およびキャスヶイ 、C,T、、ヌクレイツク・ア/ノズ・リサーチ、17巻、2365頁(198 9年)、テキサス、ベイラー・カレノ/・オフ・メディノン、グランド・マツク グレゴール博士により提供された)。プラスミドp 13440は、ヒトβ−ア クチン配列の443bpを搭載している(ナカノマーイイノマ、S等、プロノー ディング・オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンノイズ、82巻、6 133−6137頁(1985年)1日本、大阪大学、コーゾー・マキノ博士に より提供された)。プラスミドpHcGAP(ツす、J、Y、等、ヌクレイツク ・アノソズ・リサーチ、13巻、2485−2502 (1985年))は、ヒ トのグリセルアルデヒド3ホスフエートデヒトロケナーゼ(GAr’DH)cD NAの全長を運ぶものであり、メリーラント、口・ノクヒイル、アメリカン・タ イプ・カルチャー・コレクションから得られた。
cDNAアンチセンス発現のため、cDNAフラグメントの全長をBamHl消 化により、当初クローン化したpcDSRα△ベクターから摘出し、逆向きに、 連結させた。
アカロースケルから回収したcDNA1¥Tを直接、子牛腸アルカリホスファタ ーゼ処理したpcDSRα△のSma1部位に挿入し、E コリMC1061ま たはDI(iに形質転換した。アンビノリ/耐性コロニーを無作為に釣り、プラ スミドの大きさを測定した。これらの1順は、2−4.5kb cDNAの挿入 が、試験されたプラスミドの90パ一セント以上で起こるようになるまで繰り返 された。
次いて、各Eコリのコロニーをっま楊枝で釣り、5コロニーを集めて1つのCD NAブールにした。400以上のCDNAブールを調製し、96ウエルのミクロ タイタープレート内で生育させ、111%グリセロール中に一70℃で保存した 。
D N A分離のために、各DNAプール由来のEコリを200m1中に培養し 、標準方法のエチ/ウムブロマイド/CsC]超遠心分離(カルカー、S、J、 等、バイオケミカル・アンド・バイオフィンカル・リサーチ・コミュニケー/ヨ ン、117巻、835−842頁(1983年))に1回または2回かけて処理 し、続いて、TE(10mM)リスpl+8.0.1mMEI)T△)溶液に対 して透析した。
実施例2 D E 、=〜E−デキストラン媒介l・ランスフェクノヨンおよび一時的発現 スクリーニング 若い、勺イクリング繊維芽細胞(cycling fibroblast ce lls)を、トランスフェク/ヨン前18時間に、ウェル当たり0.91.2X ]0’の密度で6ウ工ル組織培養プレートまたは35mm組織培養皿に接種した 。トランスフェクションは、以下に記載のように微修飾して本明細書に参考とし て組み込んであるクレン、BR1ガイド・トウ・モレキュラー・クローニング・ テクニークス・メソッズ・イン・エンザイモロノー、S、l−、ヘルカーおよび A、Rキメル出版、アカデミツク・プレス、684−704頁(1987年)、 に記載されているようにして行っtこ。
各トランスフェクションのために、pCM■β1100nとcDNΔDNAプー ル由来gをfdoし、ホスフェート緩衝化塩水CP BS )溶液19OLl+ に懸濁し、10mg、’mlの1つEAE−デキストラン(ファルマノア、分子 11500.000)]、Ou1を加えた。クローニングベクタープラスミド、 pcDSRα△の400頁gを対照として、pCM〜′βと共に用いたー細胞を PBSて1度洗浄した後、DNA溶液を加え、細胞をCO+インキュヘーター内 で37℃で45分間までインキュベートした1次いて、64zMクロロキン(ノ クマ、ミズーリ)を含む血清入り細胞培養培地の2mlを直接加え、更に25時 間インキュベートシた。クロロキン処理後、トラノスフエクンヨン混へ物を除き 、細胞を血清入り細胞培養培地中10067メチルスルホキシドで、2分間処理 した。細胞をその後、血清入りの新しい細胞培養培地に戻し、インキュベートし て、トランスフェクションしたDNAを発現させた、 トラノスフエク/ヨン後18時間で、’+1−壬ミ、ン0.3pCi /mlを 加え、更に48時間インキュヘ−ノヨンを続けた1、25%グルタルアルデヒド 溶液25111を培養培地に加えることにより、細胞を固定し、室温で5分間イ ンキュベートし、続いて、PBSて3回tいした。洗浄後、直ちに、細胞をX− ga1反応混合物(10mMKCIを含有する0、1Mリン酸ナトリウム緩iI i液(p++7.5)に溶解しノこ1 mVMgC] 2、3m1lK4 [F c(CN)a] 、 3mMKt [Fc(CN)o] 、 O,] %トjl  トンx−1no、および] m1JX −gal ) ”’C120分間マチ 処理L、細胞ヲ明青色に染色させた。X−gal染色後、細胞を水で洗浄し、乾 燥して、コダソクNTB核トラノクエマルノヨ> (Kodak NTn nu clear track cmulsion)(コダンク、ニューヨーク)を用 いるオートラ7オグラフイーにか(すた。次いて、X −gal陽性細胞におけ るI) N A合成活性を測定した。DNA合成の阻害パーセントは、式対照プ ラスミドをトランス cDNAプラスミドをトランスフェクションした − フ ェクンヨンした灯明プラスミドをトランスフェクションした青色細胞中の櫻識核 % を用いて計算された。
候補となるCDNAブールを個々のc D N A群に分け、特定のDNA合成 阻害CDNA配列群を同定するために、更にスクリーニングにかけた。
若いサイクリング細胞の核マイクロインンエク/ヨンは、(ランプキン、CK等 、モレキュラー・セル・バイオロジー、6巻、2990−2993頁(1986 年)、参照として本明細書に組み込んである)に記載されているようにして行っ た。要約すれば1.)、000−10.000細胞を35開組織培養皿の22m m四方の1.7チ/クレこ格子状カバーカラス(squareetched g rid coverslips)(ヘルフ)上にプレートシた。3日または4日 後、核マイクロイン/エクノヨンを、I) CM Vβ+cDNAプラスミドま たはp c xv vβ+pcl)SRa△(対照として働く)のいずれかを用 いて、最小300細抱について行った。プラスミドをそれぞれ50ng/*Iの 濃度て同時マイクロインノエクンヨンした。マイクロイン/エクノヨン後18時 間で、細胞を311−チミジンで24時間標識し、固定し、X−galて染色し 、オートラジオグラフィーにかけた。DNA合成の阻害パーセントは、上記のよ うに計算した。
総RNAのうち5μgまたはポリA+RNA1μgのいずれかを用いて、ノーザ ンプロット分析を行った。該1<NΔは、ホルムアルデヒド−アガロースゲル」 二の電気泳動によりサイズ画分され、本明細書に参照として組み込んであるマニ アチス。
]゛等、モレキュラー・クローニング、ア・ラボラトリ−・マニュアル;コール ド・スプリング・ハーバ−・ラホラトリー、コールド・スプリング・I\−バー 、ニューヨーク(1982年)に記載されているように、ナイロン膜(ICN: バイオトランス、前のポール・バイオダインΔ)に移された。放射性活性プロー ブをランダム・プライマー法により調製し、プロットは、マニアチス、T等、モ レキュラー・クローニング ア・ラホラトリー・マニュアル:コールド・スプリ ング・バーバー・ラボラトリ−、コールド・スプリング・バーバー、ニューヨー ク(1982年)に記載されているように、ハイブリダイスした。
ノーサンブロノ)・分析により、SDIの細胞転写物の大きさは5l)IcDN Aの大きさに矛盾していないということが明らかにした。このことは、首尾良く 発現スクリーニングを行うには、全長cDNAをベクターへ挿入する必要がある ことから、千恕されるものであった。
β−アクチンまたはグリセルアルデヒドホスフェートデヒドロケナーゼ(GAP  D I()プローブとの再ハイブリダイセーノヨノのために、使用説明書に従 って、フィルターを標識プローブから繰り退し剥がした。そのデータは、アンビ ス・ランオアナリティノク・スキャンニング・システム(Ambis Radi oanalシ′tic 5can口1ng System)により正確にJられ た。
CAT活性のアッセイは、以下のように測定されjン若いサイクリング細胞を3 5mm皿に接種し、上記のようにプラスミド500ngをトランスフエクノヨン した。トランスフエクノぢン後24時間で、細胞を皿からこすり集め、CATア ッセイをゴーマン(ゴーマン、C5DNAクローニング、ア・プラクティカル・ アプローチ、IRL出版、オノクスフオート、イギリス、1、43−164頁( 1985年)、本明細書に参考として組み込んである)により記載されているよ うにして行った。
実施例3 老化細胞由来のDNA合成阻害因子群(SDI)のcDNAクローニング二本鎖 cDNcDNA群細胞由来ポリ八+RNΔから合成され、若い細胞において細胞 質にマイクロインンエクンヨンした場合、DNA合成を阻害することが示されて いる(ランプキン、C,に、等、サイエンス、232巻、393−395頁(1 986年))。二のcDNA群は、サイズ画分され、pcDSRα△に挿入され た。生じたE、コリ クローン群は、小プール群に分けた。高効率トランスフエ クノヨンにおいてさえ、実験毎に頻度が変わるため、各プール由来のプラスミド をトランスフェク/ヨノマーカーブラスミド、pCMVβと共に、同時トランス フエクノヨンし、これにより、特定的にトランスフエクノヨン細胞の標識指数の 測定が可能になった。マーカープラスミドのトランスフェクンヨン頻度は、30 −90%の範囲であった。約200のcDNAブールをスクリーニングし、5回 トランスフエクノヨンを繰り返した後、4プールがDNA合成阻害活性に対して 陽性のままであった一候補となるプール群は、次いで、個々のプラスミドに分け 、更にスクリーニングした。
3つの別個の陽性プラスミドクローンが得られた。cDNAブールAでは、1つ のプラスミド、2番のみが、強力なりNA合成阻害活性を示した。同様に、プー ルBおよびCては、1つのcDNAクローンのみが阻害を引き起こした。挿入さ れたcDNAの大きさは、それぞれ2.1kb、 1.2kbおよび2.7kb であった。
これらのcDNA配列は、老化細胞由来の阻害因子として、それぞれ5DI−1 ,5DI−2,5DI−3と呼称されている。
5DI−1cDNAクローン(配列番号1)のヌクレオチド配列、および5DI −1のアミノ酸配列(配列番号2)が、決定されている。5DI−1について本 明細書に表したcDNΔ配列は、US特+l「出願番号07/808.523に 記載されているものとは、286位に列挙されていないGを有する点、および1 843−1844位の配列がGCてはなくCGである点て異なっている。今回開 示した配列は、その分離と特徴がUS特許出願番号07/808.523に記載 されているpcl) S Ra△−3DI−1プラスミドの再配列化により、得 られたものである。pcDSRα△−3DI−]ププラストで形質転換されたE コリ D115は、1992年10月10、アメリカ合衆国、メリーランド、口 ・ツクヒルのアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクシヨンに寄託されており 、受託吊号^TCC6’;) 08 ]が与えられている。
実施例14 若いサイクリング細胞への5t)I配列群マイクロイノノエクンヨンSDI配列 群の機能活性を立証するために、マイクロインノエクノヨンを行った。5DI− 1または5DI−2のいずれかを搭載したプラスミドをマーカープラスミドと共 に、若いサイクリング細胞の核内へ同時マイクロインノエクノヨンした。生じた 青色細胞の標識指数を測定した(表1)。これらのプラスミドは、若い細胞のD NA合成に強力な阻害活性を示した。対照実験のために、空のベクターを、マー カープラスミドと共に、同時マイクロインノエクンヨンした。これは、標識指数 を非イン/エクノヨン1111胞と比べた場合、わずかに阻害を引き起こしてお り、トランスフエクノヨン実験では観察される現象でもある。5l)I−3のマ イクロイ、ノエクノヨノは、阻害活性が5DI−1および5DI−2トランスフ ェクション実験よりも低かったため、行わなかった。
実施例5 アンチセンスDNAトランスフェク/ヨン阻害活性が配列指向特異的であるかど うかを試験するために、S D I−1および5DI−2配列のアンチセンス発 現ベクターを構築した。いずれの配列もBalR81部位を欠いていたこと、ま た、Ball1−11部位は、cDNAの両方の末端に存在した(1′;!11 )ことから、これらの配列は、容易に摘出され、反対方向に再連結された。アン チセンス配列のトランスフェクションは、結果的に若い細胞におけるDNA?i 成を阻害しなかった(図3)。加えて、何等増大も観察されなかった。
その結果は、明らかに、SDI活性の配列指向特異性を示しており、また、cD NA配列群によりコードされる特異的遺伝子産物群の存在を示唆している。
実施例6 細胞老イヒ中のSDImRNAの発現 細胞老化中のSDImRNA発現における変化を調べるために、若い細胞および 老化細胞由来の総RNAを32P−標識SDI cDNAプローブとハイブリダ イズさせた。この5DI−1プローブは、2.1kb細胞転写物とハイブリダイ スし、5Di2は1.4kb転写物とハイブリダイズし、S I) I −3は 2.5kb転写物とハイブリダイスした(表2)C,表2は、若い細胞(Y)と 老化細胞(S)におけるSDI遺伝子発現の総RN Aノーイン定量分析値を与 えるものである。
若い細胞および老化細胞由来の総RNAの各5μgをSDIプローブとハイブリ ダイズさせた。フィルターは、繰り返し、放射性活性プローブから剥がして、内 部対照としてプローブと再ハイブリダイスさせた。各紙#1におけるSDI m RNAの相対量は、同じフィルター上に検出されるGAPDHfflと、SDI /GAPDHの相対量により標準化された。
細胞老化中、5DI−1情報は約3倍増加したが、一方5DI−2および5DI −3情報は3倍減少した。同じフィルターをβ−アクチンと再ハイブリダイズさ せ、次いて内部対照としてG A P D t(プローブと再ハイブリダイズさ せた。その結果は、いずれの対昭遺伝子の発現も細胞老化中に、約3倍減少した ことを示していた。以前の研究では、細胞老化中β−アクチン発現が2−3倍減 少することが観察されている(クマサキ、T0等、イクスペリメンタル・セル・ リサーチ、195巻、13−19頁(1991年):センヤドリ、T、およびキ ャンピン。
Jl、サイエンス、247巻、205−209頁(1,990年)、ファース、 J。
Jl、ジャーナル・オフ・プロントロ/−146巻、B122−1.24頁(1 991年))。老化細胞においてβ−アクチンおよびGAPDH遺伝子の発現が いずれも減少したことから、ノーイン分析用にポリA十RNAを使用することに なった。ポリA+RNAを、表2で用いられた総細胞RNA調製物から分離し、 SDl cDNAとハイブリダイズさせ、続いてβ−アクチンおよびG A P  D Hそれぞれとプローブした(表3)。表3は、若い細胞(Y)と老化細胞 (S)におけるSDI遺伝子発現のポリA十RNAノーザン分析の結果を開示す るものである。
若い細胞と老化細胞由来のポリA+RNAの各1μgを分析に用いた。各試料に おけるSDI mRNAの相対量は表2のように計算した。
その結果は、明らかに、β−アクチンとGAPDHの両方の発現は、それらをm RNAに基づき比較した場合、以前の観察に一致して、若い細胞と老化細胞とて 等しいことを示した。SDI遺伝子発現をmRNAレベルで比較した場合、SD I−1mRNAは、老化細胞では11倍増加し、それに対し、5DI−2および 5D13の発現は、イン・ヒドロでの寿命を通して一定に保たれた(表3)。
この結果は、S L) I −1が老化細胞特異的I) N A合成阻害因子て あり、それに対し、5D12と51)l−3は、細門包サイクル調節に関係する より一般的な阻害因子であることがほぼ間違いないと思われる。
実施例7 細物老化中のポリ、へRNA含量の変化ポリ、へ+RN A 、/−サン分析対 紀RNAノーザン分析の結果が定量的に異なるという観察は、総RN A調製物 中のポリ、A + RN A含量が、細胞老化中に変化したのかも知れないこと を示した。この仮説を試験するために、細胞を連続的に培養し、K RN Aを 異なる集団倍加レベルで集めた。ポリA十RNAは、各試料から分離された、 結果は明らかにポリA + RN A含量が細胞老化中に次第に減少したことを 示していた(図、1)。図・1ては、細胞を連続的に培養し、総RNAを集めた 。ポリA−1−RNAJj’J<Nへ%を培養齢(イノ・ヒドロでの寿命終了% )に対してプロットした。を化細胞は、非常に若い細胞と比較した場合、3−・ 1倍少ないポリA+R\へを有していた。し、かじながら、細飽当たりの総RN AA量を計算した場合、老化細胞は、若い細胞より1.3 1.5倍多く有して いた(クリストファロ、■。
J およびクリチェフスキー、D、メディカル・イクスベリンンス、19巻、3 13−320頁(1969年)参照)。
5DI−1情報が継代培芥中、次第に増加するのがどうが、また、迅速な増加が 、イン・ヒドロでの寿命の終了する間際に起こるのがどうかを判定するために、 異集団倍加での培養物由来のポリA+RNΔをff2p標識5DI−1プローブ とハイブリダイズさせた。この分析から、5DI−1発現は、培養物が老化する につれて増加し、最期の数パーセント中に大きく変化することが明らかになった (表・1)。表4は、細胞加齢過程中のSl]−1mRNAの蓄積を示している 。異集団倍加の細胞由来のポリA+RNAの各1pgを5D11プローブとハイ ブリダイズさせた。各試料中のSDI−1mRNA相対量は、表2と同様に31 算した。
静止中の5DI−1発現における変化もまた調べた。若い静止細胞を0.5%胎 児ウノ血清CFBS) 含有培地中に、3週間まで保持した。総RNAを3週集 め、5DI−1プローブとハイブリダイズするRNA量を分析した。5DI−1 情報は、細胞静止中顕著に増加した(表5)。表5は、細胞静止中のSDI−1 mRNAの蓄積を示している。05%FBS含有培地で1.2.3週間培養した 若い細胞から得られたuRNAの各4ugを、5DI−1プローブとハイブリダ イズさせた。5DI−1mRNAの相対量は、表2と同様に計算した(010% FBS培地での対間培養)。その結果をG A P D 8発現に対して標準化 すると、5DI−1発現は、2週間後、10%FBS培地における灯明分配培養 の値と比較して低血清培地で18倍増加したことが見い出された。
mRNA対総RNAの細胞表現(cellular representati on)が、細胞老化中に変化することが見い出されtこ事実は、重要である。イ ン・ビトロでの加齢の過程中に、細胞当たりの総RNへが僅かに増加するにも拘 わらず、mRNA6Jは、次第に減少することが分かった(図4)。この現象は 、細胞加齢の過程中、全遺伝子発現が次第に低下することを示しており、また、 ノーザンプロット分析を総RNAて行った場合に、老化細胞においてβ−アクチ ンとG A P D 1−1遺伝子の発現が低下したことを説明するものである (表2)。しかしながら、若い細胞と老化細胞の間のこれらのハウスキーピング 遺伝子(housekceping genes)の発現レベルは、ノーザンブ ロソト分析をポリA+RNAて行った場合では、はとんど一定であった(表3) 。この分析により、5DI−1情報は、老化細胞において強力に発現し、5DI −2および5DI−3遺伝子はイン・ビトロでの寿命を通して変化無く発現する ことが明らかになった。
実施例8 SI)l−1遺伝子 5DI−1遺伝子は、老化細胞特異的DNA合成阻害因子をコードする。この遺 伝子の発現増加は、細胞がそれらの最終の数分裂開に入った時に起こる(表4) 。
発現動態は、老化細胞の表現型発現とよく相関している。5DI−1遺伝子発現 もまた、若い細胞を血清欠乏により静止させ、分裂しないようにした後に、増加 することが見い出された。この結果は、老化と同じく細胞静止のDNA合成阻害 においてもこの遺伝子が関与することを示している。血清成長因子の欠乏により 静止状態にされた細胞が、老化細胞由来の阻害因子と同様の特徴を持つDNA合 成阻害因子を生産することが示されている(ペレイラースミス、 O,M、等、 イクスペリメンタル・セル・リサーチ、160巻、297−306頁(1985 年)、スティン、G、Hおよびアドキンス、!−8、プロン−ディング・オフ・ ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンンイズ・USA、83巻、90301 034頁(1986年))。
5DI−1発現が老化中および静止+4]のいずれもで増加するという事実は、 それがDNAaffl阻害因了であることを不している(スミス、J、R,、ツ ヤ−ナル・オフ・ゲロノトロ/−145在、r332−35頁(1990年)  ; 本明mFn:参照して組み込んである)。あるいは、5DI−1配列群は、 最近マウス細胞からクローン化された成長停止に特異的な遺伝子群と関係がある かも知れない(ンユナイダー、C等、セル、54巻、787−793頁(198 8年):マンフィオレンチ、G等、モレキュラー・セル・バイオロジー、10巻 、2924−2930頁(1990年))。
実施例9 SDI−1遺伝子生産物の発現 2種の異なる細菌性発現系において発現された5r)I−1cDNAを、イン・ ビトロで転写させ、2種の異なるイン・ビトロ系で翻訳させた。2種の細菌性発 現系は、十分雫の5DIiタンパク質を得る確率を最大限にするために用いた。
第一の発現系では、5DI−1タンパク質は、グルタチオンs−トランスフエラ ーセ融合タンパク質として、細菌培養物のリットル当たり5−10μgの収率で 発現した。組換えタンパク質をトロンビンで切断し、精製して、数個の余分なア ミノ酸を持つ5DI−1タンパク質を得ることが出来た。第二の発現系では、精 製を助けるために6ヒスチジンアミノ末端部(terminal tag)を利 用した。この組換えタンパク質は、更に手を加えること無く、使用できる。いず れの系でも、純粋なタンパク質調製物を分離可能であった。
この実験の過程ては、イン・ヒドロでの転写および翻訳系を用いて、5Dl−1 cDNAの核酸配列から演鐸される転写解読枠(open reading f rame)を確認した。5DIiタンパク質の計算による分子量は、約16.0 00ダルトンである。イン・ヒドロで合成されたタンパク質は、SDS PAG Eにより、約21.000ダルトンの相対移動度で移動する。この小さな違いは 、5DI−1の保かに異常な電荷またはフンホーメーンヨンが原因であり得る。
細菌的に発現したタンパク質の部分的なアミノ酸配列は、転写解読枠を立証する ものであった(配列番号2)。
細菌的に発現したタンパク質は、無傷の天然タンパク質に対するポリクローナル 抗血清およびモノクローナル抗体を発生させるために用いられた。このような抗 体は、5DI−1タンパク質および5DI−1タンパク質複合体(comple x)の免疫沈降において、合成ペプチドから生産された抗血清よりも効果的であ り得る。予備的な免疫細胞化学研究は、1 : 20.000希釈てのウェスタ ン・トランスファ(a western transfer)て融合タンパク質 と強力に反応する最も高親和性の抗血清(抗血清ナンバー55)を用いて、5D I−1タンパク質が、分裂中の若い細胞と比較して老化細胞において相対的に豊 富であることを示唆した。老化細胞において、その位置は、核周囲であるように 見えるのに対し、若い細胞では、核内に位置した少量の5DI−1タンパク質で あるように見える。特異的に染色させるには、検出可能なレベルの5DI−1m RNAを発現しない細胞(TE85)の固定化細駒申層に対する抗血清を前辺て 吸収する必要があった。当該細胞は、・1%パラホルムアルデヒド、次にメタノ ールで固定した。
通常、低レベルで遺伝子を発現する細胞において引き起こされたSDI−1m  RN Aの発現から生じる細胞表現型を研究し、アンチセンス5DI−1構築物 の効果を調べるためには、5DI−1遺伝子が誘導プロモーターの制御下、安定 に調整される細胞ラインを得ることが望ましい。この目標のために、メタロチオ ニア・プロモーターの制御下、5DI−1を含有する機能的ベクターを構築した 。
二の構築物を若い増殖コンピテント細胞にトランスフエクノヨンした後、100 qll塩化亜鉛と2aM塩化カドミウムの存在下でインキユヘーノヨンして、D NA合成の開始を約5096まで阻害した。金属の不存在下では、DNA合成の 阻害は無かった、対間ベクター(pcDSRα)と共にトランスフェクションし 、金属の存在下で成長させた細胞は、金属の不存在下で成長させた同じプラスミ ドと共にトランスフェクノヨノした細胞の約90%のDNA合成能力を有するこ とが見い出さ第1ていることから、観察された阻害活性は、金属毒性が原因では ない。
5DI−1で観察された阻害効果が発現を駆動するために用いられた特定のプロ モーターの性質に関連していないことを示すために、他のプロモーターから発現 された、5DI−1のDNA合成阻害能力を調査した。それ故に、若い増殖性ヒ ト繊維芽細胞をCMV−β−galおよびCMV−3DI−1と共に同時トラン スフエクノヨンした。CMV−β−galと細胞のトランスフエクノヨンは、D NA合成にほとんど影響しなかったが、一方、CMV−3DI−1は、これらの 特定の実験におけるp c I) S Raベクターての5DI−1よりも効果 的でさえあった。
SV40ラーノT抗原は、老化細胞を誘導してDNAを合成させる能力がある。
それ故に、5DI−1の阻害作用が、T抗原の発現により克服され得るがどうか を決定することは、興味深いものであった。更に、5DI−1の作用が細胞にお ける一般的な代謝不均衡の誘導のせいてはないことを決定することが望まれてい た。もし、そうであれば、誰もラージT抗原がその効果と拮抗するとは予想しな いであろう。これらの理由により、細胞を、5DI−1cDNA、およびT抗原 がその中てCMVプロモーターにより駆動されるベクターと共に同時i・ランス フエクノヨンした。このような同時トランスフェクンヨン実験により、5DI− 1の阻害活性は、SV40ラー/T抗原の同時発現により大幅に破壊されること が明らかになった。
一時的トランスフエクノヨンアッセイ(Transient transfec tion assays)は、追加のヒト正常繊維芽細胞細胞ライン(新生児包 皮細胞ライン(C3C303))および〜VI38イモータル細胞ライン(im mortal cell 1ine)を用いて実施し、5DI−1の大部分の阻 害効果の普遍性を判定した。いずれの場合でも、かなりの阻害(40−50%) が観察された。更に、5DI−1は、SV40形質転換細駒ラインうM639ま たはヘラ細胞(く2o%)だけてなくSUSMI (40%)を阻害することが 分かった。ここまでの結果は、ヘラ細胞および5V4Qウイルスで形質転換され た細胞が老化細胞と融合することによって阻害されないという、ヘテロカリオン 実験から得られた以前の結果と一致している。このことは、5DI−1が、老化 細胞において以前に検出された阻害因子と同様の挙動をすることの更なる証拠を 与えるものである。
実施例10 SDI−1遺伝子のサザン分析 5DI−1の不存在または不活性が不定分裂に対する4種の相補グループのいず れかにおける細胞不滅性の要因なのかどうかを判定するために、染色体DNAと mRNAを4種のグループを代表する細胞ラインから調べた。サザン分析により 、EcoRIでの消化後、予想された5および10kbバンドが明らかになった 。
それ故に、これらの細胞ラインの5DI−1遺伝子中では大きな欠失または転位 は全く起っていない。ノーサン分析により、SDI−1mRNAは、相補グルー プBおよびCに割り当てられている細胞ライン中においては、少量かまたは存在 しないことが測定された。5DI−1は、相補グループAおよびDを代表する細 胞ラインにおいては、より高いレベルで存在した。この結果は、細胞ラインが細 胞老化をのがれ得るような機構の一部が、活性5DI−1遺伝子の充分なレベル を発現する能力の欠損によることを示唆している。
当該発明は、それらの特定の実施聾様に関連して記載されているが、それは更に 修飾出来、またこの出願は、一般に、当該発明の原理に従い、また当該発明が属 する技術分野の公知または慣用の範囲に属するような、および以上に述べた本質 的な特徴に適用され得るような、更に添付の請求範囲に従うような、本開示から の発展を含む、当該発明のどのような変形、使用または適用にも及ぶことを意ス していると理解されるてあろう。
配列表 (1) 一般的情報。
(1) 特許出願人、ベイラ町カレッジ・オフ・メディシン(il) 発明の名 称 老化細胞由来DNA合成阻害因子(J 配列の数 2 (tv) 連絡先 (A) 名宛人 ヴアイル、ゴッチャル・アンド・メンジェス(B) 4リ エ ヌ・ダブリュー、エル・ストリート、1615番地(E) 国・アメリカ合衆国 (F) ZJV:20036 (V) コンピューター解読書式・ (A) 媒体型 フロッピー・ディスク(B) コンビ、−ター JBMPCコ ンパティプル(C) tベレ−テ4 ング・ノステL: PC−DO3/MS− DO8(D) ソフトウェア PatenLIn Re1ease #1. Q SVersion #1.25(vi) 本出願のデータ (A) 出願番号・ (B) 出願日・ (C) 分類。
(憾) 優先権出願データ (A) 出願番号: US 07/808.523(B) 出願日+1991年 12月16日(vj) 弁理士/代理人情報 (A) 氏名・オイエルバッハ、ンエ7 リ−、フイ(B) uii番号: 3 2.680 (C) 参ffl、4!理1:225−102−CIP(ix) N話連絡先情 報 (Al 電話番号 (202)682−7033(B) フ77クス番号 (2 02)857−0939(2) 配列番号1の情報 (1) 配9りの特徴 (A) 長さ 2106塩基対 (B) 型 核酸 (C) 鎖の数 −末鎖 (D) トポロ/−直鎖状 (ii) k列の種類 c D N A(iii) ハイポセティカル N。
(iv) アンチセンス゛N。
(vi) 起源 (A)生物名 ホモ・サピエンス (B)細胞の種類、老化ヒト細胞 (■) 直接の起源 (へ)ライブラリー名 老化細胞由来cDNAライブラリー(B)クローン名  5DI−1 (X]) 配列 配列番号1 弱^cxc’rc’rc AGGGTCGAAA ACMCGGCAG ACC AGCATlffA eAcA’r’!TCTA CCACsCCAAA 54 0 C’G(CCGCTGAτC’TTCTCCAA GA図AAGCCCTkkT CCMCCC^CAGGAAGCC’rGcAGτCCTG@600 AAAAAA2106 (2) 配列番号2の情報 (1) 配列の特徴 (A) 長さ 164アミノ酸 (B) 型 アミノ酸 (D) トポロジー 直鎖状 (■) 配列の種類 タンパク質 (ii) ハイポセティカル No (iv) アンチセンス No (vi) 起源: (A)生物名・ホモ・サピエンス (B)ストレイン 5DI−1 (vi) 直接の起源 (A)ライブラリー名 老化細胞由来cDNAライブラリー(i) 配列・配列 番号2 ALa Cys 入rg 入xq tau Ph@ QLy pro Val  Alp S@r GLu Gin Lau S@r Ar9Asp Cyll  Alp ALa TAu Mat Ala Gly Cym Ile Gin  GLu ALa 入rg GLu 入x■ で’P 入@n i’h* Asp the Val テhr (lu Thr  Pro TAu Glu Gly Asp Ph・ Al■ so ss s。
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DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、PT、SE) 、AU、CA、JP

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.受容細胞におけるDNA合成を阻害する能力のあるタンパク質をコードする 核酸分子。
  2. 2.該分子がDNAであり、かつDNAプラスミドに組み込まれている、請求の 範囲1項記載の核酸分子。
  3. 3.該分子かSD1−1である、請求の範囲2項記載の核酸分子。
  4. 4.該分子が図5<配列番号1>で示される配列を有する、請求の範囲2項記載 の核酸分子。
  5. 5.該プラスミドがpcDSRαΔである、請求の範囲3項記載の核酸分子。
  6. 6.該分子がRNAである、請求の範囲1項記載の核酸分子。
  7. 7.請求の範囲6項記載のRNA分子に相補的な配列と、該分子を生理学的条件 下でもう一方とハイブリダイズさせるのに十分な長さを有する核酸分子。
  8. 8.RNA分子である、請求の範囲7項記載の核酸分子。
  9. 9.DNA分子である、請求の範囲7項記載の核酸分子。
  10. 10.受容細胞におけるDNA合成を阻害する能力を有するタンパク質をコード する核酸分子の有効量をヒト細胞に与えることを含んで成る、ヒト細胞における DNA合成を阻害する方法。
  11. 11.該細胞が腫瘍細胞である、請求の範囲10項記載の方法。
  12. 12.該細胞がイン・ビトロ培養における細胞である、請求の範囲10項記載の 方法。
  13. 13.受容細胞におけるDNA合成を阻害する能力を有するタンパク質をコード するRNA分子に相補的な配列を有し、該核酸分子および該RNA分子を生理学 的条件下でもう一方とハイブリダイズさせるのに十分な長さを有する核酸分子の 有効量をヒト細胞に与えることを含んで成る、静止または老化ヒト細胞における DNA合成の阻害を抑制解除させる方法。
  14. 14.該細胞が皮膚細胞である、請求の範囲13項記載の方法。
  15. 15.該細胞か損傷または火傷組織に存在する、請求の範囲13項記載の方法。
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