JPH07502980A - グリア由来神経栄養因子 - Google Patents

グリア由来神経栄養因子

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JPH07502980A JP5506234A JP50623493A JPH07502980A JP H07502980 A JPH07502980 A JP H07502980A JP 5506234 A JP5506234 A JP 5506234A JP 50623493 A JP50623493 A JP 50623493A JP H07502980 A JPH07502980 A JP H07502980A
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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】 ダリア由来神経栄養因子 発明の分野 本発明は、神経栄養因子およびとくにダリア由来神経栄養因子(GDNF)に関 する。本発明にはまた、天然ソースからのGDNFの精製方法、GDNFをコー トするラットおよびヒト遺伝子のクローニング方法、ならびにGDNFをコート するラットおよびヒ1−遺伝子の核酸配列を包含する。GDNF遺伝子は発現ベ クターにサブクローニングされ、このベクターは生物学的に活性なGDNFの発 現に使用された。さらに、本発明は、神経障害および神経関連疾患たとえばパー キンソン病の防止および処置のためのGDNFの使用を包含する。
GDNFに対する抗体ならびに神経栄養因子のGDNFファミリーのメンバーの 同定方法か開示される。そして最後に、患者にGDNFを分泌する細胞を移植す ることによる神経障害の防止および処置方法か記載される。
発明の背景 神経栄養因子は神経系または神経系によって刺激される非神経組織に見出される 天然の蛋白質であり、その機能は神経および/またはダリア細胞の生残を促進神 経栄養因子は、様々な神経変性疾患の原因となる神経細胞の変性および分化機能 の喪失の処置に有用性か考えられる。
特定の神経栄養因子か神経障害の処置に有用である可能性かあるためには、その 障害神経細胞のクラスかその因子に応答するものでなければならない。異なる神 経栄養因子は通常、明らかに異なるクラスの神経細胞に対して作用する。したが って、異なる形態の疾患または損傷を起こすそれぞれのクラスの障害ニューロン を処置するためには、様々の異なる神経栄養因子を手元にもっていることが賢明 である。
神経栄養因子は、対応するニューロンを、様々な無関係の傷害に対して保護する ことかできる。たとえは、神経栄養因子神経成長因子(NFC)は、感覚ニュー ロンの重要な部分を、軸索突起の切断によって生しる死から(Richら、 1 987 J。
Neurocytol、 +6:261 ;叫Oら、 1987 J、 Neu rosci、 83:+56)、胚の発育時における個体発生元から(Hamb urgerら、 +984 J、Neurosci、4ニア67)ならびにタキ ソールまたはンスブラチンの投与によって起こる障害から(Apfelら、19 91 Ann Neurol、 29:87)救出する。この明らかに普遍的な 保護から、ある神経栄養因子か実験的障害に対して対応するニューロンを保護す るのであれば、病因は不明であったとしても、それらのニューロンの障害か関与 する疾患の患者の処置に有用であろうと考えられるようになった。
与えられた神経栄養因子は、適切な神経細胞特異性をもつと同時に、医療処置へ の使用に十分な量か利用できなければならない。神経栄養因子は通常、組織には ほとんど検出てきない程の量しか存在しないので(たとえば、1lofer &  Brade1988 Nature 331:261 ;Linら、+989 5cience 246:1023)、医薬として使用する量の神経栄養因子を 直接動物組織から調製することは不便である。別法として、神経栄養因子の遺伝 子の位置を決定し、この蛋白質を事実上無限に生産できる組換え発現系を確立す るための基盤としてこの遺伝子を使用することか望ましい。
本出願の発明者らは、生物学的サンプルについて、パーキンソン病で変性する点 質ドーパミン作動性ニューロンの胚前駆体に対する神経栄養活性をスクリーニン グする方法を記述する。パーキンソン病の処置に有用と考えられる神経栄養因子 を同定するためのこのバイオアッセイは、以前報告されたアッセイ(Fried manら、 1987 Neuro、 Sci、 Lett、 79:65−7 2、参考としてとくに本明細書に導入する)に基つき、本発明において改良か加 えられたものである。このアッセイは、ドーパミン作動性ニューロンに向けられ た神経栄養活性の可能性について様々なソースをスクリーニングするために使用 された。本発明はこのようなソースの一つ、膠芽腫細胞系、B49 (Schu bertら、 +974 Nature 249:224−27、参考としてと くに本明細書に導入する)からの調整培養培地より精製された新規な神経栄養活 性の特性を記載する。この細胞系からの調整培地かドーパミン作動性神経栄養因 子を含有することは以前に報告されている(Bohnら、 +989 Soc、  Neurosci、 Abs、 15:277)。
この以前の報告においては、神経栄養活性のソースは精製されておらず、化学的 に特徴づけられてもいないし、また調整培地中の単一物質によることも示されて いない。神経障害は、1種または゛2種以上の神経細胞の生残および/または正 常な機能を害する条件によって引き起こされる。このような神経障害は、以下に その一部を示すような広範囲の多様な原因によって生しる。
神経障害は生理的な損傷によって起こることがあり、これは損傷部位の近傍にお ける軸索突起および/または神経細胞体の変性を生じる。神経障害はまた、卒中 の場合のような、神経系の一部への一時的または永久的な血流の停止によって起 こる。神経障害はまた、癌およびエイズ化学療法剤たとえばそれぞれソスブラチ ナムおよびジデオキシシチジン(dde)への意図的または偶発的な暴露によっ て生じる。神経障害はさらに、慢性的代謝性疾患、たとえば糖尿病または腎機能 異常によって起こる。神経障害はまた、特定のニューロン集団の変性を生じる神 経変性疾患、たとえば、パーキンソン病、アルツハイマー病および筋萎縮性側索 硬化症(ALS)によっても起こる。
本出願は新規な神経栄養因子を記述する。神経栄養因子とは、特定の神経細胞の 正常機能の促進および/またはそれらの細胞の様々な異なる形態の障害からの保 護に関与する天然の蛋白質である。これらの性質から、C;DNFには、」二に とくに示したような多様な形態の神経障害の処置に有用である可能性か示唆され る。
バーギンノン病は、一連の独特な症状、すなわち、筋強剛、運動緩徐、脂漏、加 速歩行、固定姿勢、温湿および[丸薬調製様」振戦によってf&診される。この 疾患は世界中のすへての種族に認められ、平均発症年齢は60歳である。
何年にも亘る理論的対立と論争ののち、パーキンソン病の生化学的基盤かその主 原因どして明らかにされてきた(たとえば、Bergman、 1990 Dr ug 5tore News。
12: lP+9参照)。パーキンソン病の理解には、点質、基底値および、と くに線状体として知られる脳の領域か極めて重要である。点質、すなわち中脳に 両側性に認められる一対の灰白質の着色層は1・−パミン伝達か関与し、一方、 正常な基底値機能には、点質に関連し、一部はドーパミン、アセチルコリンおよ びその池の物質によって仲介される一連の相互作用およびフィードバック系か包 含される。
パーギンノン病においては、ニューロンの変性によって起こる点質のl・−パミ ン作動活性に機能異常かある。これかドーパミンの欠乏状態を招き、活動バラン スがコリン作動性優位に移行する。したがって、アセチルコリン濃度の上昇はな いにもかかわらず、このコリン作動性メディエータ−による中枢神経系への興奮 作用(すなわち振戦)か枯渇したドーパミンの抑制作用を凌駕することになる。
現在、パーキンソン病の最も有効な処置は、レボドーパの経口投与である。レボ ドーパは中枢神経系に浸透し、基底値で酵素的にドーパミンに変換される。した かって、レボドーパの有益な作用は、脳のドーパミン濃度を上昇させることにあ ると考えられる。残念ながら、レボドーパも、またそれほど一般的には使用され ていない池の薬剤も、ドーパミン作動性ニューロンの変性によって生じるこの疾 患の進行を実際にくい止めることはない。
池の研究音速も、様々な生物学的ソース中にドーパミン作動活性の存在を報告し てきた。SpringerらのPCT公告WO91101739号では、末梢神 経系の細胞に由来する抽出物中に、ドーパミン作動性神経栄養活性か同定された 。同定された活性は精製されなかったが、分子量to、 oooダルトン未満の 因子によるものとされた。
この因子はラットの坐骨神経から単離されたか、同しくこの神経から見出されて いるCNTF(Linら、19895cience 246:1023)とは明 らかに相違する。
Appelらの米国特許第5.017.735号では、ドーパミン作動活性か尾 状核−被殻組織からの抽出物中に同定された。この場合も、活性を生しる因子は 精製されていないか、活性含有分画の見掛けの分子量は比較的小さい。またNN 11jinら。
+990 Brain Res、 528:151−154 (成熟ラット脳の 心路を化学的に遮断した線状体)およびLoら、+990 Soc、Neuro sci、Abstr、 +6:809 (線状体由来因子)も参照されたい。さ らに、池の既知の神経栄養因子、たとえば脳由来神経栄養因子(BDNF) 、 ならびに酸性および塩基性線維芽細胞成長因子力洞様にドーパミン作動活性を有 することも明らかにされている。
本発明のGNDFは、ラット胚中脳から単離されたl・−パミン作動性神経細胞 の細胞培養体の機能的活性および生残を促進するその能力に基づいて単離された 。
これらのドーパミン作動性神経細胞は、パーキンソン病で変性する成人点質にお けるドーパミン作動性神経細胞の旺前駆体である。したがって、GDNFには、 パーキンソン病の症状の原因となる神経変性の減弱に有用性か考えられる。
さらに、GDNFは、ヒト患者のドーパミン作動性神経細胞に対する他の型の障 害およびその不適切な機能の処置に作用である可能性か考えられる。このような 障害および機能異常か、精神分裂病や他の種類の精神病に起こっていることも考 えられる。このような状態の最近の処置には、ドーパミン受容体に活性な薬剤か しばしは要求され、これはこれらの受容体をもつニューロン集団を支配するドー パミン作動性神経の不適切な機能かこの疾患過程に関与していることを示唆して いる。
他の神経栄養因子についての以前の経験によれば、GDNFて処置てきる新たな 形態の神経障害は、この神経栄養因子に応答する様々な種類の神経細胞について さらに知識か増えるのに応して、明らかにされるものと思われる。たとえば、神 経成長因子(NC;F)は、アルツハイマー病で変性している前脳基底値コリン 作動性ニューロンで神経栄養因子として作用することか最近発見された時点ては 、アルツハイマー病の処置に作用である可能性のみか取り沙汰された(Will iamsら。
1986 Proc、Natl、Acad、Sci、IJSA 83:9231 ) 。本発明においては、GDNFで有効に処置できる池の形態の神経障害を決 定するための方法か提供される。
Patrick Aebischerと共同研究者らは、ある種の環境で薬剤ま たは医薬を送達する手段どして有用な、半透過性の移植可能な膜デバイスの使用 を報告している。
たとえは彼らは、神経伝達因子を分泌する細胞のカプセル封入、およびパーキン ソン病罹患患者の脳へのこのようなデバイスの移植を提案している。Aebis cherらの米国特許第4.892.538号; Aebischerらの米国 特許第5.011.472号。
Aebischerらの米国特許第5.106.627号; PCT出[091 /10425号;PCT出願本発明は、実質的に精製されたダリア由来神経栄養 因子(GDNF)に関し、それを請求するものである。本発明の一実施磐様にお いては、B49調整培地の比活性より少なくとも約24.000倍高い比活性を 有する実質的に精製されたGDNFか得られる。実質的に精製されたGDNFは 少なくとも約12.0OOT U/μgの比活性を有する。
本発明の実質的に精製されたGDNFは、非還元5DS−PACE上で約31〜 42 kD、還元5DS−PAGE上で約20〜23kDの見掛けの分子量を有 する。実質的に精製されたGDNFは、アミ入酸配列(配列番号1)(Ser) −Pro−Asp−Lys−Gln−Ala−Ala−Ala−Leu−Pro −Arg−Arg−Glu−(Arg)−Asn|()− Gln−Ala−Ala−Ala−Ala−(Ser)−Pro−(Asp)− (Asn)から実質的になるアミノ末端配列を有する。ラッ1−GDNFの成熟 および「プレープロ」型のアミノ酸配列は図13および14(配列番号3および 4)に掲げる。成熟しトGDNFのアミノ酸配列は図19(配列番号5)に掲げ る。ヒトGDNFのプレープロ型のアミノ酸配列は図19(配列番号5)および 図22(配列番号8)に掲げる。
本発明の一想様は、I)B49膠芽腫細胞の無血清成育調整培地の調製:2)調 整培地の濃縮、3)a縮調整培地についてl\バリンセファロースクロマトグラ フィーの実施:4)ヘパリンセ゛ファロースクロマトグラフィーから得られた分 画についての迅速蛋白液体クロマトグラフィーの実施:ならびに5)上記迅速蛋 白クロマトグラフィーから得られな分画についての逆相高速液体クロマトグラフ ィーの実施からなる精製GDNFの取得方法である。−実施懸様においては、精 製GDNFの取得方法はさらに、以下の工程=6)逆相高速液体クロマ1〜グラ フイーで得られた分画についてのプレパラティブ5DS−PAGEの実施、なら びにプレパラティブ5DS−PAGEによって得られた分画についての逆相高速 液体クロマトグラフィーの実施からなる。
また、B49細胞系より調製されたcDNAライブラリーからのクツ1−GDN F遺伝子のクローニングか記載されている。成熟およびプレープロラットGDN Fをコートする核酸配列は図13に示す(配列番号3)。GDNFをコートする ヒト遺伝子を得る方法も開示される。成熟ヒトGDNFをコートする核酸配列は 図19(配列番号5)に示す。ヒトGDNFのプレープロセグメントの最初の5 0のアミノ酸をコー)〜する核酸配列は図22(配列番号8)に示す通りである 。
本発明はまた、精製GDNFの有効量を医薬用に適した担体中に含有してなる医 薬組成物を包含する。またさらに、GDNFの治療有効量をそれを必要とする患 者に投与することからなる神経障害の防止または処置方法も記載される。好まし い実施聾様においては、神経障害はパーキンソン病またはドーパミン作動性神経 細胞の障害もしくは不適切な機能である。
本発明の好ましい実施態様においては、GDNFは本明細書に記載のGDNFを コートする遺伝子を利用する組換えDNA法によって製造される。本発明は、成 熟もしくはプレープロGDNFをコードする核酸配列に発現調節要素か機能的に 連結されてなる、生物学的に活性なGDNFの製造に使用するベクター、ならび にこのようなベクターでトランスフす一ムされた宿主細胞を包含する。また、G DNFをコー1〜するDNA配列をそのDNA配列の発現に必要な調節要素から なる発現ベクター中にサブクローニングし、宿主細胞をその発現ベクターでトラ ンスフオームし:その宿主細胞をベクターか増幅しGDNFか発現する条件下に 培養し、ついてGDNFを収穫することからなるGDNFの製造のための組換え DNA法を包含する。
本発明の宿主細胞をベクターか増幅しGDNFか発現する条件下に培養し一つい てGDNFを収穫することからなるGDNFの製造のための組換えDNA法が記 載される。
本発明は、GDNFを認識する、実質的に精製された抗体を包含する。ダリア由 来神経栄養因子を分泌する細胞を、それを必要とする患者の体内に移植すること からなる神経障害の防止または処置方法も包含される。最後に、本発明は、半透 過性の膜とぞの膜内に封入されたGDNFを分泌する細胞からなり、その膜はG DNFに対しては透過性であるか患者からの細胞に有害な因子に対しては不透過 性てあり、患者に移植して神経障害を防止または処置するためのデバイスを包U jJ+は、B49膠芽腫細胞の無血清成育調整項地中濃縮溶液についてのヘパリ ンセファ0−スクロマトグラフイーの結果を表す。結果は溶出液0. D、 2 10(−)、伝導度(−△−)およびTUてのGDNF活性(−〇−)を示す。
バーでマークした分画はプールしてさらに精製した。
図2は、図1のプールされた分画についてのFPLCスーパーロースクロマトグ ラフィーの結果を表す。結果はO,D、 210 () 、およびTUてのGD NF活性(−〇−)を示す。
図3は、図2からの分画14についてのRP−HPLCの結果を表す。結果は、 0、 D、 214 と、下部にTUでのGDNF活性を示す。
図4は、上記図3から得られた分画3〜10の銀染色5DS−PAC;Eによる 分析の結果である。レーンSは分子量標準を含有する。
図5は図4からの分画5および6についてのプレバラテイブ5DS−PAGEの 結果を表す。ゲルスライスについてYUてのGDNF活性を試験した。ゲルスラ イスはまた、分子量マーカー(Amersham)を用いて分子量を補正した。
図6は図5からの分画16〜23についてのRP−HPLCの結果を表す。クロ マトグラムAはサンプルを含有し、クロマトグラムBは対照である(ブランクレ ーンの相当するスライスからのプールされたゲル抽出物)。
図7は、Id6Aからのピーク3の銀染色5DS−PAGEによる分析の結果( レーンl)および分子量対照(レーンS)である。
図8は、精製されたGDNFから得られたアミノ末端アミノ酸配列を示す。空白 の括弧は用いた配列決定法てはアミノ酸を決定できなかった位置を指示する。
括弧内に示した残基は、その残基の同定に確信かなかったことを示す。完全な正 しいアミノ末端アミノ酸配列は以下の図19に示す。
図9は、トリブソン消化された精製GDNFについてのRP−HPLCの結果を 表す。クロマトグラムAはサンプルを含有し、クロマトグラムBは対照である( トリプシンのみを含を)。
図10は、図9からのピーク37について、シアノーゲンブロミト処理後のRP −HP L Cの結果を表す。
図11は、図1Oからのピークlの還元生成物のRP−HPLCの結果を表す。
図12は、精製GDNFから得られた中間アミノ酸配列を記載する。
図13は、B49細胞ライブラリーcDNAクローンλZapII76.1から 誘導されたラットGDNFについて得られた核酸配列を示す。また、GDNFの 推定されたアミノ酸配列を示す。成熟GDNFをコートする核酸配列には下線を 付す。最も好ましいGDNFのブレープロ型のアミノ末端配列には0印を付す。
図14は、成熟GDNFの推定アミノ酸配列を示す。
図15は、精製B49細胞GDNFおよびヒト組換えCNTFによるトリ胚毛様 体神経節からの副交感神経ニューロンの生残の促進の結果を表す。Y−軸の光学 密度の七脣はニューロンの生残の上昇を示す。X−軸は各神経栄養因子の濃度の 低下を示す。対照と表示した曲線は、GDNFと表示した曲線を発生させるのに 使用したGDNF含有分画に隣接する、等容量の不活性HPLC分画による。
図16は、精製B49細胞GDNFおよびヒ1−組換えCNTFによるトリ胚交 感神経鎖神経節からの交感神経ニューロンの生残の促進結果を表す。Y−軸の光 学密度の上昇はニューロンの生残の上昇を示す。X−軸は各神経栄養因子の濃度 の低下を示す。対照と表示した曲線は、GDNFと表示した曲線を発生させるの に使用したGDNF含(f分画に隣接する、等容量の不活性HPLC分画による 。
図17は、CO3細胞調整培地について、培養中脳ドーパミン作動性ニューロン によるドーパミン取り込みの上昇能のバイオアッセイの結果を表す。Y−軸は、 X−軸の濃縮CO8細胞培養培地の量の」−昇に対する放射標識ドーパミンの取 り込み量を示す。Blと表示した曲線はGDNFの発現に適当な方向てGDNF 遺伝モ遺伝へランスフエクl−したCO8細胞からの無血清調整培地を表す。C −1ど表示した曲線はGDNFの発現を阻害する逆方向てGDNF遺伝子をトラ ンスフェクトしたCO8細胞からの無血清調整培地を表す。
図18は、CO3細胞調整培地について、トリ胚の交感神経鎖からの培養交感神 経ニューロンの生残上昇能のバイオアッセイの結果を表す。Y−軸は、培養体に よって低′F−するMMT染料の量を示し、これはニューロンの生残に比例する 。X−軸は濃縮CO8細胞培養培地の希釈度の上昇を示す。GDNFと表示した 曲線はGDNFの発現に適当な方向てGDNF遺伝子をトランスフェクトしたC O8細胞からの無血清調整培地を表す。対照と表示した曲線はGDNFの発現を 阻害する逆方向てGDNFI!仏子をトランスフェクトしたCO8細胞からの無 血清調整培地を表す。
図19は、以下の例2Cに記載に従い、ヒトGDNFについて得られた核酸配列 の部分を示し、成熟し1−GDNFをコートする遺伝子の全部分を包含する。ま た、成熟上、1−GDNFの推定アミノ酸配列を示す。成熟しトGDNFのアミ ノ酸配列には下線を付しである。
図20は、GDNFの1・−パミン取り込みを刺激する能力、およびドーパミン 作動性ニューロンにおけるチロシンヒFロキソラーゼ(TH)免疫染色を示す。
培養は例IBに記載のように確立された。GDNFはブレーティングの日に添加 し、in vitro9日後に補充した。A、’H−DAの取り込みをin v itro 15日後に測定した。B、培養体をin vitro 16日後に4 %パラホルムアルデヒドで固定し、徹底的に洗浄し、0.2%Triton X −100て透過性にして、THに対するポリクローナル抗体(Eugine T ech International、A11endale、NJ)て染色した 。−次抗体の結合は、Vectastain ABCキット(Vector L abs、 Burl ingame、 CA)を使用して可視化した。
図21は、GDNFのドーパミン作動性ニューロンに対する特異性を表す。培養 は例IBの記載に従って確立された。GDNFはブレーティングの日こ添加した 。
A、’H−DAの取り込みをin vitro7日後に測定した。B、”C−G ABAの取り込みはin vitro8日後に測定した。細胞は、取り込み緩衝 液の構成を5.6111Mグルコース、1.3mMFDTA、IOμMアミノオ キシ酢酸(GABAの分解を防止する)、2ITIMβ−アラニン(GABAの ダリアへの取り込みを阻害する)および0、 l μM” C−G A B A  (150mc i/mmole、 New England Nuclear 、Boston、M`)を 含仔するクレブス−リンゲルのリン酸緩衝液、pH7,4とした以外は2H−D Aの取り込みの場合と同様にインキュベ−1−L、処理した。”C−GABAの GABAニューロンへの取り込みの強力な阻害剤である1mMジアミノ酪酸(D ABA)の存在下には、”Cの取り込みは10%に低下した。DABAの存在下 における対照値を実験値から差し引いた。
図22は、以下の例2Dの記載に従い、ヒトGDNFについて得られた核酸配列 の部分を示し、ヒトブレープロGDNFのアミノ酸1〜50のコート配列を包含 する。また、ヒトブレープロGDNFの最初の50個のアミノ酸についての推定 アミノ酸配列を示す。この情報は、図19に示したコード配列情報と組合わせて 、ヒトブレープロGDNFの全コート配列、およびヒ1−プレープロGDNF蛋 白質についての推定アミノ酸配列を提供する。
図23は、以下の例2Dに記載の、ブラスミl”pBSSK−λ3AIul内の 5aclIおよびPst 1部位の地図を表す。
図24は、GDNFのドーパミン作動性ニューロンに対する特異性を表す。培養 体は例IBの記載に従って調製した。GDNFはブレーティングの日に添加し、 取り込みはin vitro6日後に測定した。Aはドーパミンの取り込みを、 Bはセロトニンの取り込みを示す。
図5は、リフォールディングされていないGDNFを含有する細菌抽出物のりフ ォールディング前S−セファロースカラム上クロマトグラフィーがらの分画の、 還元条件下に行ったクーマツノーブルー染色5DS−PAGEを示す(例6C参 F、)。レーン2〜8はカラム溶出液からの連続分画である。GDNFに富む分 画3〜5をリフォールディングのためにプールした。レーンlは分子量標準であ る(SDS −70L、 Sigma)。
図26は、リフォールディング前(レーン6および13)、リフォールディング 後(レーン2)およびリフ十−ルディング(二ついて150mM 2−メルカプ j・エタノールによってバック還元f& (レーン5)のGDNF溶液のクーマ ツシーブルー染色5DS−PAC;Eを示す。リフォールディング前およびバッ ク還元後の物質はモノマーとして約+6kDaて泳動する。適切なりフォールデ ィング後のGDNFはダイマーとして約30kDaて(非還元)泳動する(例6 c参照)。レーン15は分子量標準である(SDS−7OL、Sig潤)。
図27は、リフす一ルディングGDNFを用い、培養トリ胚交感神経ニューロン の生残の促進能を測定したハイオアソセイの結果を表す。バイオアッセイ操作は 例4Aの記載の通りである。Y−軸に光学密度(生残ニューロンの数に比例)が 、X−軸J:(DGDNF濃度(クーマノノーブルー染色5DS−PAGEゲル ル−ザーデンノトメトり一走査によって測定)に対してプロットされている。1 ・り胚交感神経ニューロンの生残に対するリフォールディングGDNFのED6 I、計算値は約3 ng/mlである。
図28は、リフォールディングGDNFを用い、培養ラット胚中脳における点質 ニューロンによるl・−パミン取り込み能の上昇を測定したノゾオアッセイの結 果を表す。パイオアンセイ操作は例IBの記載の通りである。Y−軸にドーパミ ンの取り込みかX−軸」二のGDNFc4度に対してプロットされている。これ らの培養体における)・−パミン取り込みの増加に対するリフォールディングG DNFのED、。計算値は約3 pg/mlである。
好ましい実施態様の詳細な説明 現時点て好ましい本発明の実施態様の詳細を以下に示すが、これは以下の実施例 とともに、本発明の詳細な説明するのに役立つものである。
本発明以前には、GDNFは明確な生物学的に活性な物質として同定されていな かったし、実質的に純粋な型として存在しなかった。本明細書に記載するように 、GDNFの詳細な解説か、その物理的、化学的および生物学的特性、その利用 性、その作り方、それを含有する有用な組成物、それをコードする核酸配列、こ のような核酸配列を含有するベクター、このようなベクターでトランスフオーム された宿主細胞、その製造のための組換え技術、ならびに本発明の他の態様とと もに提供される。
GDNFは、ダリア細胞中に同定され、ダリア細胞から得られ、神経栄養活性を 示す蛋白質である。さらに特定すれば、GDNFは、一部は、点質ドーパミン作 動性ニューロンの胚前駆体へのドーパミン取り込みを増大させる能力にょって、 また副交感神経および交感神経細胞の生残を促進する能力によって特徴づけられ る、ドーパミン作動性神経栄養蛋白質である。実質的に精製されたGDNFはさ らに以下のいくつかの方法で特徴づけられる。
■、 少なくとも約12.0OOTU/μgの比活性を有する。
2、還元5DS−PAGE上、約20〜23kDの分子量を存する。
3、 非還元5DS−PAGE上、約31〜42kDの分子量を有する。
4、 849−調整培地の比活性より少なくとも約24.000倍大きい比活性 を存する。
5 培養中脳のチロシンヒドロキソラーゼ免疫反応性を上方調節する。
6、 図8に示すアミノ末端アミノ酸配列(配列番号l)を有する。
7、 図12に示す内部アミノ酸配列(配列番号2)を有する。
本発明のGDNFについて以下にさらに詳細に説明する。本発明のこの態様は、 図8に示す配列(配列番号l)と同一または実質的に相同のアミノ末端アミノ酸 配列を有する任意のドーパミン作動性神経栄養蛋白質をカバーするものであるこ とを理解すべきである。本発明はまた、図12に示す配列(配列番号2)と同一 または実質的に相同の中間アミノ酸配列ををする任意のドーパミン作動性神経栄 養蛋白質を包含する。
本発明は、本明細書においてダリア由来神経栄養因子(GDNF)と定義される 新規なドーパミン作動性神経栄養蛋白質を包含する。GDNFは、B 49膠芽 腫細胞の無血清成育調整培地中に同定され、それから実質的に精製された型て単 離された。
GDNFは精製され特徴つけられ、精製物質の部分アミノ酸配列か得られた。
得られた部分アミノ酸配列に基づき、GDNFの組換え製造に使用できるラット cDNAクローンを得るために、DNAプローブか設計された。このクローンの 核酸配列およびラッ1−GDNFの推定アミノ酸配列を図13(配列番号3)お よび図14(配列番号4)に示す。
GDNFのアミン末端アミノ酸配列か決定された。これを図8(配列番号1)に 示す。GDNFの中間アミノ酸配列の部分も決定された。これを図12(配列番 号2)に示す。精製されたGDNFは、非還元条件下5DS−PAGE上で約3 1〜42kD、還元条件下5DS−PAGE上で約20〜23kDの見掛けの分 子量を存する。このような理論によって限定されるものではないが、この情報は 、GDNFか天然に存在する状態ではグリコジル化され、ジスルフィド結合した ダイマーであることと一致するものと考えられる。
以下の例6Cにさらに詳細に述へるように、細菌発現系におけるヒトGDNF遺 伝子の発現により組換えヒトGDNFもしくはrhGDNFか製造される。発現 後に単離される物質は生物学的にほとんど不活性で、モノマーとして存在する。
リフす一ルディング後は、GDNFは生物学的に活性なジスルフィド−結合ダイ マーとして存在する。したかって、GDNFはその天然の生物学的に活性な型で は、ジスルフィド−結合ダイマーである。しかしなから、本発明はGDNFのモ ノマーおよびダイマーの両者、ならびに生物学的に不活性型および活性型の両者 を包含する。
プローブは、ヒトGDNFをコートするゲノムDNA遺伝子をクローニングする ために、ラノ1−GDNFの核酸配列に基づいて調製された。成熟GDNFをコ ートするヒト遺伝子、およびヒト成熟GDNFのアミノ酸配列を図19(配列番 号5)に示す。
GDNFはまた、以下の例1に記載するように、点質ドーパミン作動性ニューロ ンの胚前駆体へのドーパミン取り込みを増大させる能力によって特徴づけられる 。GDNFはさらに、以下の例4に記載するように、副交感神経および交感神経 細胞の生残を促進する能力によって特徴つけられる、GDNFはまたさらに、培 養中脳でチロシンヒトロキソラーゼの免疫反応性を上方調節する能力によって特 徴づけられる。この特徴の実例は例IEに記載され、図20に示される。さらに 、GDNFは、一般的なニューロンに比較してドーパミン作動性ニューロンにあ る種の特異性を存する。たとえば、これは、γ−アミノ酪醇(GABA)を含有 するニューロンにおけるGABA取り込みに対する限られた作用によって示され た。これはまた、例IEに記載され、図21に示される。
GDNFはさらにセロトニン作動性ニューロンにおけるセロトニン取り込みに対 して、あったとしても限られた作用しか示さなかった。これは例IEに記載され 、図24に示される。
本明細書を通して、ダリア由来神経栄養因子といえば、本明細書において特徴づ けられ記載されたGDNFと実質的に相同で生物学的に同等な、任意の起源の神 経栄養因子を指すものと解釈すべきである。ラットとヒト蛋白質の間のホモロノ ーの程度は約93%てあり、すへての咄乳動物のGDNFは同様に高度のホモロ ノーを存するものと考えられる。このようなGDNFはその生物学的活性型では ダイマーとして存在するものと思われる。
本発明は、本明細書に記載の天然に存在するGDNFおよび組換えGDNFのグ リコジル化および非グリコジル化型、ならびにそれらの先端切断型を包含する。
さらに池の実施態様においては、GDNFI!Iもしくは2個以上のポリエチレ ングリコール(PEG)または他の反復ポリマー残基の結合によって修飾される 。
本発明はまた、細菌発現系て組換え法で製造され、アミン末端メチオニン残基を 含有するGDNFも包含する。
明細書および請求の範囲を通じて使用される「生物学的に同等」の語は、B49 調整培地から単離されたGDNFと類似の様式で同一の神経栄養活性の一部また はすへてを発揮できるか、その程度は必ずしも同一ではなくてもよい本発明の組 成物を意味する。以下に明細書および請求の範囲を通して使用される「実質的に 相同Jの語は、B49調整培地から単離されたGDNFに対する、以前に報告さ れたGDNFによって示されたそれよりも高度のホモロジーを意味する。好まし くは、ホモロノーの程度は70%以上、とくに好ましくは80%以上、さらに好 ましくは90%、95%もしくは99%以上である。本明細書に記載のホモロジ ーの%は、2つの配列をDayhoff (Atlas of Protein  5equence and 5tructure Vol、5. p、@12 4゜ 1972、 National Biochemical Re5earch  Foundation、 Washington、 D、CC、参考と してとくに本明細書に導入する)の記載に従いアラインメントの補助に100ア ミノ酸長につき4個のギヤツブを導入できるとして比較した場合、同一のアミノ 酸残基か線列するアミノ酸残基の、小さい方の配列に見出される百分率として計 算される。本町細8に記載されたGDNFに対する抗体との交叉反応性によって 、またはその遺伝子か本明細書に記載のGDNFの遺伝子もしくはその遺伝子の セグメントどのハイブリダイゼーシヨンによって単離てきる任意のGDNFも、 実質的に相同なものとして包含される。
本発明の好ましいGDNFは、B49調整培地から単離され、実質的に精製され た盟に単離された。別の好ましいGDNFはGDNFを実質的に精製された型で 産生ずる組換えDNA法によって製造される。本出願の目的で、本明細書に開示 されるGDNFについて用いられる「純粋型」または[実質的に精製された型」 の語は、GDNFてはない他の蛋白質を実質的に含まないプレパレーンヨンを意 味するものである。本発明のGDNFは少なくとも50%純度であることか好ま しく、好ましくは75%純度、さらに好ましくは80%、95%もしくは99% 純度である。
本発明の一実施悪様においては、GDNF蛋白プレバレーノヨンは、本技術分野 の通常の熟練者かi初にさらに精製工程を実施することなく、そのアミノ酸配列 の少なくとも一部を決定できるような実質的に精製された型である。
本発明の好まし、い実施態様においては、GDNFは以下の例1の記載のように 、B49調整培地から精製される。もちろん、本明細書に記載された情報を与え られれば、本技術分野の熟練者には、GDNFの他のソースを同定しこのような ソースからのGDNFの精製を、本明細書に提供された精製方法に一般的に従っ て達成できることは明白であろう。
C;DNFの1・−パミン作動活性は、精製過程を容易にするために使用される 。
l・−バミン作動性神経栄養活性についてのハイオアソセイは以下の例IBに記 載する。略述すれば、解離させた中脳細胞の培養体を血清強化または無血清の環 境下に調製する。ドーパミン作動活性について試験するサンプルを脱塩し、培養 細胞に希釈系列として添加し、培養皿を6.5%CO7含有加湿環境下、37° Cで6日間インキュベートする。次に培養体を試験物質の存在下、I・リチウム 化ドーパミン(’H−DA)とともに37℃でインキュベートする。ドーパミン の取り込みを停止させ、細胞を洗浄し、培養液中に残存するトリチウムをシンチ レーションカウンティングによって分析する。
GDNFの精製は以下の例ICに詳述する。精製過程の詳細は表Iに示す。調整 培地出発原料はB49膠芽腫細胞から、細胞を無血清培地中に2日間面いたのち 、調整培地を収集し、再補充することによって調製される。このサイクルを、B 49細胞の各バッチから3回調整培地か収穫されるまで反復する。調整培地を遠 心分離し、さらに精製する前に約10倍に濃縮する。
本明細書においてB 498芽腫の無血清成育調整培地として定義される、この 粗製混合物の調製の第一工程は、調整培地を、0.15NN a CI含を50 mMN a P i緩衝液、pH8,0で平衡化したヘパリンセファロースカラ ム上に導入する工程である。溶出か安定したのちに、1.5NNaCI含有50 mMN a P i緩衝液、pH8,0で作成した勾配緩衝溶液をカラムに導入 する。このクロマトグラフィーからの分画についてGDNF活性を測定し、GD NF活性を含む分画をプールしてさらに精製する。
プールした分画を0.5NNaC1含有50mMN a P i緩衝液、pH7 ,4の溶媒緩衝液を用い、スーパーロースカラム上迅速蛋白液体クロマトグラフ ィー(FPLC)に付す。再び、得られた分画のGDNF活性を測定する。この 操作からの単一分画をついて酸性にし、C−8逆相高速液体クロマトグラフィー (HPLC)カラム上に負荷する。GDNF活性を含有することか確認された分 画を合して、さらに精製および蛋白の配列決定を行う。以下の表1に示すように 、この時点て得られたGDNFは、調整培地の約24.000倍の比活性を有す る。この時点て得られた蛋白質のアミノ末端配列決定では、図8に示すアミノ末 端配列(配列番号l)を与える。
HPLCて得られたGDNFの更なる精製は、GDNF活性含存分画についてプ レハラディプ5DS−PAGEを実施することによって達成できる。蛋白含有分 画にグリセロールおよびSDSを含有する緩衝液を加え、この溶液を、非還元1 5%5DS−PAGE上、10°C140mΔ/ゲルの電気泳動によって、2時 間泳動させる。分子量約30〜42kDに相当するゲル部分にGDNF活性を含 むことかノくイオアノセイによって見出された。5DS−PAGEから単離され た物質の第2のHPLCては、図6に示すように、GDNFの単一のピークか得 られる。
表1.849細胞CMからのGDNFの精製工程 蛋白 生物活性 比活性 濃 縮倍率 収率(MG) CTO刈0−’) (TU/μg) (%)CM 20 0 94 0.5 (+) (+00)1、ヘハリノ七7Tロース 3.1 3 7 12 24 392、FPLCスーハー叶ス 0.3’ 31 103 2 06 333、RH−HPLCO,0011′ +2 12.000 24.0 00 +34、プレハラディプ 5DS−PAGE n、d 7 n、d n、 d 75、RP−HPLCO,0003” 5 17.000 34.000  5″O,D、、、。に基つく 5蛋白配列決定(picamole)からの回収およびGDNFの推定分子量3 6kD (非還元5O3−PAGE)に基づく n、d−測定せず GDNFのアミノ末端配列はプレバラティグ5DS−PAGE前後のHPLCか らの物質について決定された。精製されたGDNFのアミノ酸配列を得るために 利用された操作は例IDに示す。アミノ末端配列は気相蛋白ンーケンサーによっ て得られた。内部配列は、HPLCから得られ、まだブレノくラテイブ5DS− PAGEによってさらに精製されていない物質から得られた。内部アミノ酸配列 は精製されたGDNFをトリプシンとインキュへ−1・することによって得られ た。
得られたトリブソンフラグメントをHPLCによって分離した。1つのフラグメ ントは非処理蛋白のアミノ末端配列の最初の13のアミノ酸残基を含むことか見 出された。第2のフラグメントはCNBrて処理し、HPLCて精製し、還元し 、再びHPLCて精製した。得られたアミノ酸配列は図12に示す(配列番号2 )。
括弧内に示した配列はその決定の信頼度か低かったものである。
本発明は、GDNFの遺伝子をクローニングする方法、およびGDNFをコート することが確認された遺伝子を包含する。GDNFのラットおよびヒト遺伝子の クローニングのための詳細な操作は以下の例2に示す。この場合も、本明細書の 開示を参照すれば、本技術分野の熟練者にはこのような遺伝子をクローニングす る他の方法は自明であることが理解されよう。とくに、GDNFをコードする他 の種からの遺伝子のクローニングは、本明細書に記載の開示および操作を考慮す れば自明であると考える。
本明細書に記載のラットGDNF遺伝子は、B49細胞から単離されたポリA″ RNAより構築されたcDNAライブラリーから得て、精製GDNFから得られ たアミノ酸配列に基づく縮重オリゴヌクレオチドプローブでスクリーニングした 。cDNAは標準操作によって得られ、EcoRI−消化リンカ−を含有するよ うに処理し、λZap IIクローニングベクター中に挿入した。用いられたハ イブリダイゼーシヨンプローブは32p−標識され、以下の縮重オリゴヌクレオ チド(配列番号7)・ 5° >ccIGATAAACAAGCIC;CIGC>3GG から構築された。数個の陽性クローンか得られ、1つのクローン(λZap l l76゜1)か、DNA配列決定により、縮重プローブの設計に用いられなかっ たGDNFの部分をコートする陽性クローンとして確認された。
λZapI[76,1中に含まれるcDNAクローンのヌクレオチド配列を得る ための操作は以下の例2Bに示す。cDNAクローンの5′末端の最初の8′7 7塩基対のヌクレオチド配列か決定され、図13に示されている(配列番号2) 。図13に示されたクローンは、精製されたGDNFのアミノ末端を包含し、精 製されたGDNFの切断によって得られた内部ペプチドの配列と一致する227 アミノ酸のオーブンリーディングフレーム(ORF)を含有する。
図14に掲げた推定アミノ酸配列(配列番号4)は[成熟GDNFJのアミノ酸 配列を示す。「成熟GDNFJ とはB49調整培地から得られ精製されたGD NFの配列を意味する。もちろん、精製されたGDNFは、ダイマーもしくは他 のマルチマーとして存在してもよく、またグリコノル化もしくは他の方式で化学 的に修飾されていてもよい。成熟GDNFは、カルボキシル末端において、とく にカルボキシル末端から6および5残基のlys−arg残基の蛋白分解プロセ ッシングによって切断されていてもよい。図13に示すλZap ll76、l ラットクローンの核酸配列(配列番号2)を調へると、GDNFは最初プレープ ロGDNFポリペプチドとして翻訳され、この分子のシグナル配列および「プロ 」部分の蛋白分解的プロセッシングによって849調整培地から得られた配列と 同し成熟配列を有する精製されたGDNFを生じることか示唆される。ブレープ ロGDNFポリペプチドはこのクローンの5′末端で最初の、メチオニンをコー ドするATGコドン(図13における位11150)で始まるものと考えられる 。したかって、本発明は図13に示す遺伝子から翻訳される任意のそしてすべて のプレープロGDNFポリペブチ1−1ならびに本技術分野の熟練音によれば本 明細書に記載の標準実験室操作およびクローンを用いて容易に得られるより完全 なりローンがら翻訳される任意のそしてすへてのプレープロGDNFポリペプチ ドを包含する。
図13に示すラット核酸配列(配列番号2)を見ると、位置518と538の間 に配置される予測アミノ酸配列はAsp−Lys−11e−Leu−Lys−A sn−Leuて、以下の例1の中間配列に関する部分に記載の方法によって精製 された成熟GDNFに由来するペブチ1−について決定されたアミノ酸配列と一 致することを示している。位置706におけるTGAストップコドンてORFは 終結する。したがって、精製GDNFの予測される長さは134アミノ酸残基て あり、このポリペプチドの推定される分子量は14.931である。2つの可能 性あるN−結合グリコノル化部位が位置425と533に存在する。これらの部 位のいずれかまたは両者でのグリコノル化がこの分子の分子量を増大させる。
精製された成熟GDNFの配列の開始点に相当する位置281におけるセリン残 基の前には、GDNFの推定前駆型のプロセッシングによりB49細胞がら精製 される分子量を産生する蛋白分解的切断部位と考えられる部位を提供する配列L ys−Argかある。可能性のある翻訳開始コドン(ATG)は配列中の位置5 oに存在し、これは分泌シグナルと考えられる配列に直接続いている。このAT Gに隣接する配列は、コサツクのコンセンサス配列(Kozak 1987 N ucl、Ac1ds Res、 15:I25−48)と極めて類似して、この ATGか翻訳開始部位として利用される可能性を指示するものと考えられる。さ らに、このATGはcDNAクローンの配列中最も5゜側のATGである。これ らの事実はそれがGDNFの前駆型の翻訳開始部位である可能性を示唆するもの である。
ラットcDNAクローンのヌクレオチド配列のこれらの上述の特徴はGDNFか 最初プレープロGDNFポリペプチドとして翻訳され、この分子のシグナル配列 および「プロ」部分の蛋白分解的プロセッシングによりB49細胞調整培地から 精製される型のGDNFか産生ずる可能性か示唆される。しかしながら、他の型 のGDNFの存在も上記配列データと矛盾するものてはない。たとえば、68] bpのORF内には他に可能性のある2つのATG翻訳開始部位が存在する。一 つは位置206、もう一つは位置242である。これらのATGは精製されたG DNFのアミノ末端配列の開始部位の上流に位置する。真核生物においては、翻 訳の開始は一般にmRNAの最も5′側のATGで起こる(Kozak、前出) が、一部の翻訳開始か下流のATGで起こる場合もある。すなわち、GDNFの 別の前駆型がこれらのATGフトンでの翻訳開始によって生しることも多分ある とも考えられる。
これらのポリペプチドの蛋白分解的プロセッシングでも、B49細胞調整培地中 に認められるのと同じ型の精製GDNFか産生てきる。しかも、オーブンリーデ ィングフレームはcDNAクローンの配列の5′末端を通過して延長する。した がって、翻訳の開始はcDNAクローン中には存在しない上流ATGで起こるこ とは可能である。この結果、GDNFは、本明細書に記載されたアミノ酸配列と 付加的な上流配列を含有するさらに大きい前駆体として翻訳される可能性もある 。
この仮定される前駆型のプロセッシングでも、本明細書に記載されたGDNFの 精製型の生成を生じる。逆転写酵素を用いるプライマー延長(Maniatis ら、前出)によれば、GDNF遺伝子を含むmRNAの5°末端を配列決定する ことによって、上流ATGによる開始の可能性を検出することが可能であろう。
さらには、池のcDNAクローンか849ライブラリーがら得られ、これらのク ローンの5°末端の配列か決定される可能性も考えられる。最初のATGの上流 に位置する5’ mRNAのサイズならば、 [S1マツピングJ (Mani atisら、前出)および/または逆転写酵素反応のプライマーエクステンソヨ ン生成物の単純なサイジングによってもっとラフに決定することかてきよう。精 製されたGDNFをコートする配列を含む一次翻訳生成物には様々の推定型を考 えることかできるか、組換えファージλZap I[76、l中に運はれるcD NAクローンについて本明細書に示した部分DNA配列が、B49細胞調整培地 から単離された精製GDNFポリペプチドを樽成するコート配列を明瞭に定義す るものである。
以下の例2Cには、GDNFをコードするヒト遺伝子のクローニングか記載され る。ヒトゲノムライブラリーを例2Bに記載のラットcDNAクローンから誘導 されたプローブてスクリーニングした。ヒl−C;DNF遺伝子のゲノムDNA クローンか確認された。成熟ヒトGDNFをコートする遺伝子の配列は図19に 示す(配列番号5)。
ヒトGDNFの遺伝モについて図19に示した配列は、GDNFのブレープロ部 分についての全コート配列を与えるものではない。ヒトブレープロGDNFの最 初の50個のアミノ酸についてのコート配列を得る方法は以下の例2Dに記載さ れる。得られた配列は図22に示す(配列番号8)。この配列を冴るために使用 したプラスミドp855に一λ3Alulの地図は図23に示す通りである。
本発明はGDNFをコードする核酸配列を包含する。ラット(図13)(配列番 号3)およびヒl−(図19)(配列番号5)GDNFをコートする、比較的ホ モロノーの高い配列は本明細書に示す通りである。本発明の範囲内にはまた、同 一のまたは高い相同性のアミノ酸配列をコートする実質的に類似の核酸配列も包 含される。たとえば、細菌発現系たとえば大腸菌内で成熟GDNFを発現させる ための構築体を調製する場合には、図19に示した核酸配列(配列番号5)のあ る種のコ]・ンは、よく知られた標準操作により大腸菌内で発現しゃすいコドン に置換される。このような修飾された核酸配列も本発明の範囲内に包含されるも のである。
特定の核酸配列は本技術分野の熟練音によれは修飾可能である。したかって、本 発明はまた、図14(配列番号4)および+9(配列番号5)に掲げる成熟ラッ トおよび成熟し1−GDNF、ならびに図13(配列番号3)に掲げるプレープ ロラットGDNFおよび図19(配列番号5)と図22(配列番号8)に掲げる プレープロヒトGDNFのアミノ酸配列をコートするすべての核酸配列を包含す る。本発明はまた、すへてのこのような核酸配列とハイブリダイズし−一すなわ ちそれらの配列の適当な相補体でありm−かつドーパミン作動活性を有するポリ ペプチドをコートする核酸配列を包含する。本発明はまた、1・−パミン作動活 性を有し、かつGDNFに結合する抗体によって認識されるポリペプチドをフー ドする核酸配列を包含する。
本発明はまた、本発明の範囲内に包含される任意の核酸配列に発現調節要素か機 能的に連結してなるベクターを包含する。本発明はまた、本発明の範囲内に包含 される任意の核酸配列に発現調節要素か機能的に連結してなるベクターでトラン スフオームされたm−任意の変種のm−宿主細胞を包含するCO3細胞中でのG DNFの発現か以下の例5に記載される。図13に記載されたGDNFをコート する遺伝子を、クローン化遺伝子をcosm胞のような細胞中で一過性に発現さ せるために設計されたベクターであるプラスミドベクターpSGS中にサブクロ ーニングした。適切および不適切な方向てGDNF遺伝子を含有するブラスミ1 −を選択し、そのDNAをCO3−7細胞に1−ランスフオームした。培養後、 l・ランスフオームされた細胞を収穫した。CO3−7調製培地を、1・−パミ ン作動性アッセイおよび交感神経節ニューロンアッセイの両者での生物活性につ いて試験した。適切な方向にGDNFの遺伝子を含有する細胞からの調製培地は これらのアッセイの両者において生物活性を示すことか見出され、これは、組換 えDNA法によって生物学的に活性なGDNFか効果的に製造されたことを指示 するものである。
本発明の好ましい実施態様においては、ヒトGDNFが、細菌発現系て組換えD NA法によって製造される。
ヒトGDNFの大腸菌における発現を以下の例6に記載する。図19に示す成熟 ヒトGDNFをコートするヒ1−GDNF遺伝子の部分を使用して、ヒトGDN F構築体を調製した。このような構築体をブラスミ+:ベクター中にリゲートシ 、これを大腸菌株JM107に1−ランスフオームした。トランスフオームされ た宿主細胞を培養り生成したGDNFを収穫した。成熟ヒトGDNFに期待され る分子量(約15.000ダルトン)の蛋白質か得られ、アミノ末端配列決定に より得られた蛋白質か成熟ヒトGDNFであることか確認された。
大MhViで発現されたヒトGDNFのリフォールディングおよび再生は以下の 例6Cに記載する。記載された本発明の実施態様においては、得られた発現蛋白 質含イ■抽出物はりフォールディングの前に、S−セファロースファーストフロ ー樹脂上イオン交換クロマトグラフィーによって部分精製した。リフォールディ ングは、GDNF含存抽出物に、最初ジチオスレイト−ル、ついでグルタチオン 二ナトリウム塩、ついてリフォールディング緩衝液を加えて達成された。リフォ ールディングされたrhGDNFは実質的に完全な生物学的活性を示し、生物学 的に活性なジスルフィド−結合ダイマーとして存在した。GDNFはりフォール ディングの前にはm−またリフォールディング物質の還元後には−−モノマー状 態で存在し、実質的に生物学的に不活性である。
GDNFはまた、他の発現系でも製造できる。たとえば、図19に示す成熟ヒト GDNFをコートする核酸配列を用いれは、本技術分野の熟練者には他の発現系 てGDNFを製造することか可能であろう。GDNFをコートする核酸配列が発 現調節要素に機能的に連結して含まれるベクターを、他の微生物宿主細胞たとえ はBaci l Ius、 Pseudomo口aSおよび酵母にトランスフオ ームすることかてきる。バキュロウィルス発現系も同様に使用できる。
上述のように、本発明は神経障害に罹患した患者の神経障害の処置方法に関する 。これらの方法は、神経障害に罹患している患者にヒト蛋白質、ダリア由来神経 栄養因子(GDNF)の治療有効量を投与することからなる。
神経細胞および/またはそれらの軸索突起の生残または機能か害されている場合 、疾患または医学的徴候は神経障害であると考えられる。好ましい実施態様にお いては、このような神経障害は、以下の状態のいずれかの結果として起こるもの である。すなわち。l)傷害部位の近傍の軸索突起および/または神経細胞体の 変性を生しる物理的傷害、2)卒中の場合のような虚血、3)癌やエイズの化学 療法剤たとえはそれぞれンスブラチtムおよびジデオキシシチジン(dde)の ような神経毒への暴露、4)慢性代謝性疾患、たとえは糖尿病または腎機能不全 、ならびに4)特定のニューロン集団の変性を生しるパーキンソン病、アルツハ イマー病、および萎縮性側索硬化症(ALS)である。神経傷害か関与する状態 の非限定的なリストには、パーキンソン病、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬 化症、卒中、糖尿病性多発性ニューロパシー、癌化学療法剤、タキソールまたは シスプラチンもしくはビンクリスチンによって生じる中毒性末梢性ニューロパシ ー、エイズ化学療法剤、ddlまたはddCによって生じる中毒性末梢性ニュー ロパシー、ならびに脳およびを髄の物理的傷害または腕および手の圧潰または切 断創傷によって生じるような神経系に対する物理的障害が包含される。
GDNFの製造方法も本明細書に開示される。開示される一つの方法は、ダリア 細胞系調整培地のような様々なソースからGDNFを単離する方法である。第2 の方法は、GDNFのコートに関与する遺伝子の単離、この遺伝子の適当なベク ターへおよび細胞種へのクローニング、ならびにGDNFの製造のためのその遺 伝子の発現を包含する。一般的に組換えDNA法の例である後者の方法は、本発 明の好ましい方法である。組換えDNA法は、一部には比較的大量の蛋白質の高 純度での製造を達成できるので好ましい。組換えヒトGDNFは治療用粗製物の 製造および神経障害の処置に最も好ましい蛋白質である。
本発明はまた、GDNFとのアミノ酸配列ホモロジーを有する蛋白質をコードす る遺伝子の同定およびクローニングのための手段、ならびにこのようにして同定 された蛋白質を包含する。
3種の神経栄養因子から構成される哺乳動物遺伝子ファミリーか報告されている 化eibrockら、 1989 Nature 341 :149−152;  Maisonpierreら、 19905cienc■@247+ 1446−1451)。このファミリーを構成する3つの蛋白質の成熟型[神経 成長因子(NFC) 、脳由来神経栄養因子(BDNF) 、およびニューロト ロフィン−3(NT−3)は互いに約50%のアミノ酸同一性を存する。これら の蛋白質のそれぞれに存在する6個のシスティン残基は正確に保存されている。
構造的には類似しているか、これらの3種の蛋白質は異なる組織分布(Ernf orsら、 +990 Neuron5:511−526: Maisonpi erreら、 1990 Neuror+ 5:501−509 ;およびPh 1llipsら、P990 ScIence 250:290−294)および異なるin vitro活性 (Rosenthal ら、 1990 Neuron4ニア6アー773:  Whittemoreら、1987 Brain Res Rev 12二34 9)を示す。
GDNFは以前報告された蛋白質と有意なホモロジーは示さないが、GDNFに 実質的なアミノ酸配列ホモロジーを存し、異なる組織特異的分布パターンおよび /または異なる活性スペクトルをもつ神経栄養因子として1nνivoて機能て きる蛋白質をコートする未確認の遺伝子か存在する可能性はある。このような蛋 白質か神経栄養因子のGDNFファミリーのメンバーを構成するのであろう。図 13(配列番号3)および19(配列番号5)ならびに22(配列番号8)にそ れぞれ示したラットおよびヒトGDNF遺伝子のDNA配列はこのような推定r GDNF遺伝Fフ遺伝リファミリ−いメンバーの同定に使用することかできるも のと考えられる。
上述のrNGF遺伝子ファミリーノまたはrGDNFiI伝子ファミリー」のよ うな遺伝子ファミリーのメンバーである蛋白質生成物間のアミノ酸配列の保存性 の結果として、DNAレベルでもかなりの保存性か認められる。したかって、適 当なハイブリダイゼーション条件下にはファミリー内の遺伝子間に核酸[交叉ハ イブリダイセーフ3ン」か起こりつる。すなわちファミリーのメンバーの一つか ら誘導された核酸プローブかそのプローブとは同一ではないか類似の配列を存す るそのファミリーの異なるメンバーからの核酸分子と安定なハイブリドニ重鎮分 沿を形成することかありうる(Beltzら、1983 Methods in  Enzymology 100:266−285)。したかって、GDNFに 配列ホモロジーによって類似する遺伝子を、ラット、ヒトまたは任意の他の種か らのGDNFの配列に基づく単独もしくは縮重DNA (またはRNA)プロー ブを調製し、様々な標的DNA (またはRNA)との不完全対の核酸二重鎖の 安定な形成を可能にする条件下にハイブリダイゼーション実験を行うことによっ てスクリーニングできる。
このようなハイブリダイゼーション条件はしばしば「低緊縮条件」と呼ばれ、文 献に詳述されている(Beltzら、前出、Sambrookら、 +989  Mo1ecular Cloning。
2版、Co1d Spring t(arbor Press)、水溶液中で行 われるときには多くの場合ハイブリダイゼーション反応の温度低下および/また は通常は50%ホルムアミド含仔含液溶液いるハイブリダイゼーション基におけ るホルムアミドの濃度の低下か包含される。ハイブリダイゼーション緊縮度を低 下させる他の手段も報告されていて、それらも使用可能であった(Sambro okら、前出)。これらのハイブリダイゼーション実験における核酸標的には、 1)ハクテリオファージ、プラスミド、コスミト、酵母人工染色体を包含する任 意のを利なベクターまたは任意の他の種類のベクター中にクローン化されたヒト 、ラット、もしくは任意の哺乳動物種または任意の他の種のDNAを含むゲノム DNAライブラリー、 2)任意の上述の生物体から得られる、もしくは任意の上述の生物体から得られ る任意の種類の一次細胞の培養体から得られる任意の種類の組織から、または現 在存在するもしくは一次細胞培養体から産生される任意の種類の安定な細胞系か らのRNAによって発生されるcDNAライブラリー、3)制限酵素で消化され 、ゲル電気泳動によるサザンプロット分析用に準備され固体支持体上に移送され る上記l)に記載のゲノムDNA、4)電気泳動に付しノザンプロット分析用に 固体支持体に移送される上に)に記載のRNA、このようなRNAてあれば、総 細胞性RNAまたは分画化ポリA′″RNΔを包含できる、 5)GDNF中に存在する配列に基づくオリゴヌクレオチドプライマーを用い、 鋳型として上記l)〜4)に記載の任意の核酸ソースを使用するポリメラーゼ連 鎖反応(PCR)の生成物 を包含することか考えられる。
GDNFベースのプローブに、ある経験的に決定された一連のハイブリダイゼ一 シヨン条件下でハイブリダイズすることか証明された任意の核酸配列について、 本技術分野の熟練者にはよく知られている様々な任意の方法でクローン化さ札配 列決定され、GDNF遺伝子ファミリーのメンバーの確認のために直接、配列の ホモロジーか決定される。このようなハイブリダイゼーションアプローチは、N GF配列をベースにしたプローブを用いるスクリーニングによるNT−3のクロ ーニングに使用された(Kaishoら、 +990 FEBS Letter s 266:187−191)。
GDNFファミリーメンバーを同定するための別法には、GDNFファミリーメ ンバーからの配列を増幅しついて増幅配列をクローニングし分析する、ポリメラ ーゼ連鎖反応(PCR)を使用する方法かある。PCR用の縮重(または非縮重 )オリゴヌクレオチドブライマーは、GDNFの配列に基づいて合成できる。
システィン配置の保存性、およびNGFファミリーに観察されるシスティン残基 の直接近傍におけるアミノ酸配列の保存性を考慮すれば、成熟GDNFのシステ インの周辺領域がプライマー合成の明らかな候補を提供するが、様々な池のプラ イマーら、成熟およびブレープロ部分蛋白質の両者から選択できた。PCR反応 は、GDNF配列のみてなく任意のGDNFファミリーメンバーの配列の増幅も 反応の生成物はゲル電気泳動によってサイズ選択し、適当なベクター中にクロー ン化し、クローン化されたDNAを配列決定してGDNFファミリーメンバーを 同定できる。別法として、クローンを最初にGDNFに特異的なプローブへの高 緊縮条件下におけるハイブリダイゼーションてスクリーニングしてGDNFクロ ーンを同定することもてきる。高緊縮条件下にGDNFにハイブリダイズできな いクローンをついて配列決定するか、またはこのようなりローンを低緊縮条件下 にGDNFプローブにハイブリダイズさせ、これらの条件下にGDNFプローブ にハイブリダイズしたクローンをついて配列決定することもできる。
GDNFファミリーメンバーのクローニングにPCRを用いる第2のアプローチ では、上述のPCR反LL:の生成物を標識し、それらの生成物を、高および/ または低緊縮条件下、上に列挙した核酸標的をスクリーニングするだめのプロー ブとして使用するものである。ハイブリダイズしたクローンまたは核酸セグメン トは上に詳述したように分析して、GDNFクローンおよびファミリーメンバー をi;認することかできる。このようなアプローチは、NGFおよびBDNFの 配列をヘースにしてNT−3をクローニングするために使用されたQilais onpierreら、l990Science 247:1446−1451) 。
本発明の好ましい実施態様においては、GDNFからなる治療用もしくは医薬組 成物か、神経障害に罹患している患者に有効量投与される。本発明の好ましい実 施態様においては、GDNFはパーキンソン病に罹患している患者の処置に治療 的に使用される。本技術分野の熟練者であれは、とのニューロンかGDNFによ るlh療に応答するかを指示するために利用される各種アッセイについて晴間し ていて、GDNFに感受性の池の受容ニューロンの決定はどくに複雑な実験を行 ・うことな〈実施てきる筈である。本技術分野の熟練者であれば、GDNFのメ ッセーノか生体内のとこに発現し、それらの各領域においてGDNF蛋白質はど のようなレベル存在するかは容易に決定できることである。本技術分野の熟練者 であれば、また、神経系中のGDNFの結合部位の配置を決定することもできよ う。
この情報から、本技術分野の熟練者には、GDNFに応答すると思われるニュー ロンの種類を決定することが可能になり、これは一方、この蛋白質の適当な臨床 的適用を示唆することになろう。GDNFかこのような適用の処置に有用である 可能性を検討するためには、ついて適当な細胞培養および動物実験を行うことが できる。
B49調整培地から単離された精製GDNFはまた、培養液中て副交感神経およ び交感神経細胞の生残を促進することか示されている。これらの結果は例4に詳 1 述する。
GDNFの神経栄養機能か別個の分離可能な1または2以、Eの部分に備ってい る可能性もあるので、本発明の方法か、活性成分はGDNFの神経栄養機能を制 御するGDNFのその1または2以上の部分からなる治療用組成物を投与するこ とによって実施される場合も考えられる。
本発明の治療用もしくは医薬組成物は好ましくは、注射により非経口的にまたは 移植されたポンプからの連続注入により脳を髄液中に直接投与される。また、池 の効果的な投与形態、たとえば非経口徐放性処方、吸入用ミスト、経口的に活性 な処方、または坐剤も意図される。また、GDNFの血液脳関門の透過を促進で きるlもしくは2以上の薬剤と組合わせた投与も意図される。一つの好ましい担 体は生理食塩溶液であるが、池の医薬的に許容される担体たとえば人工C3Fの 使用も考えられる。一つの好ましい実施態様においては、担体とGDNFで生理 的に適合性のある徐放性処方を構成させることか考えられる。このような担体に おける一次溶媒は本質的に水性でも非水性でもよい。さらに担体には、処方のp H,浸透圧、粘度、澄明度、色調、滅菌性、安定性、溶出速度または臭気を改変 または維持するための医薬的に許容される他の賦形剤を含有させることができる 。同様に、担体にはさらに、C;DNFの安定性、溶出、放出もしくは吸着速度 、または血液脳関門の透過性を修飾または維持するための他の医薬的に許容され る賦形剤を含有させることかできる。このような賦形剤は、単位用量もしくは多 重用量刑形での非経口投与用または移植ポンプからの連続的もしくは周期的注入 によるC S F中への直接注入用の剤形の処方に通常および慣用的に使用され る物質である。
治療用組成物か処方されたならば、それは溶液、懸濁液、ゲル、乳化液、固体、 または脱水もしくは凍結乾燥粉末どして、滅菌バイアル中に保rγされる。この ような処方は、そのまま使用できる型あるいは投与直前に再構築を要する型のい ずれかとして保存できる。このような処方の好ましい保存条件は、少なくとも4 °C以下、好ましくは一70°Cである。
GDNFを含有する処方の非経口投与様式は、皮下、筋肉内、鞘膜内または脳内 の経路か好ましい。GDNFの所望用量の投与を達成するためには、毎日または もっと低頻度で皮下もしくは筋肉内注射による投与を反復するか、または移植ポ ンプから連続的もしくは周期的にGDNFを注入する。投与頻度は使用される処 方および投Lj経路におけるGDNFの薬物動力学パラメーターに依存する。
細胞体は脳およびを髄内にあるドーパミン作動性および他の障害神経細胞に対し て所望用量のGDNFを到達させるためには、GDNFは脳もしくはを髄のクモ 股下腔または脳室内に投与することか考えられる。投与は連続的にまたは周期的 に行い、一定もしくはプログラム可能な流速の移植ポンプによりまたは周期的注 射により達成できる。投与はまた、GDNFの血液脳関門の透過を可能にする薬 剤と組合せて行うこともてきる。
GDNFを含有するある種の処方では、経口的投与も意図される。好ましくは、 この様式で投与されるGDNFはカプセルに1を人される。カプセル封入GDN Fは、固体剤形の調合に慣用的に使用される担体を用いてまたは用いないで処方 できる。好ましくは、カプセルは、生物学的利用性か最大になり全身作用前の分 解か最小になる時に胃腸管内において、処方の活性部分か放出されるように設計 される。GDNFの吸収を促進する他の賦形剤を包含させることもてきる。希釈 剤、フレーバー、低融αワックス、植物油、滑沢剤、懸濁剤、錠剤崩壊剤、およ び結合剤も使用できる。
投与様式とは無関係に、特定の用量は、患者のおおよその体重または体表面積に よって計算される。上述の各処方か関与する処置に適当な投与量を決定するのに t要な計算をさらに精密化することは、本技術分野の通常の熟練者によってルー チンに行われ、とくに本明細書に開示された投与量情報およびアッセイを参考に 、面倒な実験を行うことなく、ルーチンに実施される課題の範囲内にある。これ らの投与量は、適当な用量−反応データとともに用いられる投与量決定のための 確立されたアッセイの使用によって確認できる。
本発明の一実施懇様においては、GDNFは、生物学的に活性な型のGDNFを 合成し分泌できる細胞を患者に移植することによって治療的に投与することかで きる。このようなGDNF産生細胞は天然のGDNF産生体(B49細胞の類縁 体)の細胞であってしよく、またGDNFの産生能か、GDNF遺伝子をその発 現および分泌か促進される適当な型でトランスフオームすることによって増強さ れた細胞とすることもてきる。異種のGDNFを投与することにより患者に免疫 学的反応か起こる可能性を最小限にするため、天然のGDNF産生体細胞はヒト 起源であり、ヒトGDNFを産生ずることか好ましい。同様に、以下の例5およ び6に使用されたのと類似の方法でヒトGDNFをコートする発現構築体を用い 、細胞をヒトGDNFを発現するようにトランスフオームすることか可能である 。
自然にヒトGDNFを分泌てきる細胞は以下のツールを用いて同定できる。すな わち(1)ヒトGDNFのメツセンジャーRNAの部分またはヒトGDNFのメ ツセンジャーRNAの部分に相補性であるオリゴヌクレオチドを使用して、ノザ ンプロット分析、RNアーゼプロテクション、in 5ituハイブリダイゼー ソヨン、ポリメラーゼ連鎖反応もしくは他の類似方法によりヒトGDNFメツセ ージを産生ずる細胞系を発見するか、または(2)ヒトGDNFを認識するポリ クローナルもしくはモノクローナル抗体を用い、抽出物もしくは調整培地かGD NF蛋白質を含む細胞系を、ウェスタンプロット分析、ELISAアッセイ、放 射免疫アッセイもしくは他の類似の方法で発見する。好ましい戦略では、GDN Fをそれらの培養培地中に分泌する細胞を発見するための上記(2)の方法によ り、ヒト起源の一連の細胞からの調整培地をヒトGDNFに対する抗体てスクリ ーニングする。
産生されたGDNFの確認は、B49細胞によって産生され、それらの培養培地 中に分泌されたGDNFについて実施したように、精製ついでアミノ酸分析によ って行われる。以下の例7には、ヒト組換えGDNFに対する抗体の製造および 単離について記載する。
天然にヒトGDNFを分泌する細胞またはヒトGDNFを分泌するように1−ラ ンスフオームされた細胞を患者の処置に使用できる。ヒトまたは非−ヒト動物細 胞を、GDNFの放出は可能であるか患者の免疫系による細胞の破壊を防止する 半透過性ポリマー封入体中に入れて患者に移植する。別法として、ex viv oにおいてGDNFを産生ずるようにトランスフオームした患者自身の細胞を直 接、このような封入を行わないで移植することもできる。
生細胞の膜封入の方法は本技術分野の通常の熟練者にはよく知られていて、封入 された細胞の調製およびそれらの患者への移植は、とくに複雑な実験を行わない で達成できる。米国特許第4.892.538号、第5.0+1.472号およ び第5.106.6271号を参照されたい。各特許は参考として本明細書に特 に導入される。生細胞を封入する系はAebischerらのPCT出、f#0 91/10425号に記載されている(参考として本明細書に特に導入する)。
また、AebischerらのPCT出、aW091/10470号:Wi n nら、1991 Exper Neurol、113:322−329 ; A ebischer ら、 1991 Exper meurol。
III:269−275+Trescoら、 1992 ASAIo 38:1 7−23も参考になる。いずれも参考として本明細書に特に導入する。
とくに、GDNFを分泌する細胞は、パーキンソン病患者の、点質ドーパミン作 動性ニューロンの終末領域にGDNFを提供するため線条体に、またドーパミン 作動性細胞体にGDNFを提供するために点質に、移植できる。このように局所 的に適用されたGDNFはドーパミン作動性終末による線条体の成長および再神 経支配を促進し、ドーパミン作動性神経細胞のそれ以上の変性を防止することに なる。
したかって、本発明は、それを必要とする患者の生体内に、GDNFを発生する 天然の能力によって選択されるかまたはGDNFを分泌するように操作された細 胞を移植することによって神経障害を防止または処置する方法を包含する。患者 かヒトの場合、分泌されるGDNFは好ましくはヒト成熟GDNFである。
本明細書に記載されたGDNF処方は、動物用にもヒト用にも同様に使用できる ものであり、「患者」の語は限定的に解釈すべきてはないことを理解すべきであ る。動物に適用する場合、その投与量の範囲は上に特定した範囲と同一である。
本発明の教示の特定の問題および環境への適用は、本明細書に含まれた教示に基 づいて本技術分野の通常の熟練者の能力内にあるものである。本発明の代表的な 使用例を以下の実施例に示す。
この例にはGDNFのバイオアッセイおよび精製方法を記載する。また精製の出 発材料であるB49細胞系調整培地の調製方法も記載する。精製されたGDNF のアミノ酸配列を得る方法、および精製された蛋白質から得られた部分アミノ酸 配列も記載される。
A、材料ニ一定時期の妊娠ラットはZivie Miller Lab、 A1 1ison Park、 PAから入手した。とくに指示にない限りすへての試 薬はSigma Chemical Co、、St、Louis。
MOから入手した。
妊@16日目にSpraBue−Dawleyラット胚のラッら吻側中脳披蓋を 、滅菌条件で顕微鏡下に摘出し、無Ca2“−および無Mg 2″″−ダルベツ コリン酸緩衝食塩溶液(Gibco、 Gai thersburg、 MD) 中に集め、穏やかに磨砕して機械的に解離させた。細胞を400μ!の培地を含 有する16−1m直径の組織培養ウェル(Falcon、 Li口coinPa rk、 NJ、 24−ウェルプレート)上にウェルあたり100μmをブレー ティングして、ウェルあたり2.5〜3.5刈05細胞の密度とした。培養ウェ ルは予め、10mMホウ酸ナトリウム、pH8,4中0.1mg/mlのボ1几 −オルニチン溶液に37°Cで3時間暴露し、m1lli−Q H,0中て3回 、アールの平衡塩溶液(Gibco)で1回洗浄した。栄養培地(10/10) は、グルコース(33mM) 、炭酸水素ナトリウム(24,5mM) 、グル タミン(2mM) 、HEPES (15mM) 、ペニシリンG(5U/m1 )、ストレプトマイシン(5μg/ml) 、10%熱不活性化胎仔給液血清( Gibco)、および10%熱不活性化ウマ血清(Gibco)を補給した最小 必須培地(MEM、Gibco)とした。培養液を、6.5%CO2含存水蒸気 飽和大気中、37°Cに保持した。
3時間後、大部分の細胞かウェルの底部に付着した時点で、培地を500μlの 新鮮培地に置換した。この時、各ウェルにGDNF活性をアッセイするサンプル の希釈系列を二重試験法で添加し、プレートを37°Cのインキュヘーター中で インキュベートした。1週後、培養液をフルオロデオキシウリノン(13μg/ ml)およびウリジン(33μg/ml )で24時間処理して過剰のダリアの 増殖を防止し、ついて給液ウソ血清を含まない上記培地を供給した。栄養培地は 1週毎に交換した。別法として、血清を蛋白質、ホルモンおよび塩の混合物て置 換した化学的に特定された無血清培地を用いた。特定培地(DM)は、MEMお よび、グルコース(33mM) 、グルタミン(2mM) 、NaHCOs ( 24,5mM) 、HEPES(15mM)を含むF12栄養栄養物(いずれも Gibco、l:I; vol/vol)の混合物に、トランスフェリン(10 0i/ml) 、インスリン(25tt g/ml ) 、プトレッシン(60 μM) 、プロゲステロン(20μM) 、亜セレン酸すトリウム(301M)  、ペニシリンG(50/ml)およびストレプトマイノン(5μg/ml)を 補充して構成された。DMの浸透圧はm1lli−Q H2O(110〜125 m1 H20/I’)の添加により325に調整した。DMを用いると、形態学 的にまたは星状細胞特異的細胞体質蛋白質であるグリア原線維酸性蛋白質(GF AP)に対する染色によって、非神経細胞はほとんど明らかでなかった。
GDNFは血清含有および特定培地の両者でドーパミンの取り込み刺激活性を有 する。以下の実施例において到達したアッセイはすべて血清含有培地中で行われ た。
ドーパミン作動性ニューロンの機能状態はこれらの培養体中、ドーパミン作動性 ニューロンにおける特異的[スカベンジャー」 トランスポータ二を介するドー パミンの取り込みを測定することにより、また免疫組織化学的にドーパミン合成 酵素、チロシンヒドロキシラーゼに対する陽性ニューロンの数をカウントするこ とにより検定できる。培養体に、同様に1・−パミンを輸送し、またチロシンヒ ドロキシラーゼを含有することかできるノルアドレナリン作動性ニューロンが有 意に夾雑している可能性は、注意深い摘出と、ドーパミントランスポーターがノ ルアドレナリン作動性ニューロンよりもむしろドーパミン作動性ニューロンの特 徴的な薬埋像を仔することから除外された。これらの培養体におけるドーパミン の取り込みは、ドーパミン作動性ニューロンのモノアミントランスポーターのイ ンヒビターであるGBR12909によって、20μMのED、、て阻害される 。これに反し、ツルア)・トナリン作動性ニューロンにおけるモノアミントラン スポーターのインヒビターであるデシブラミンでは少なくとも300倍以上かそ れらの培養体におけるドーパミンの取り込み阻害には必要である。これらの値は ドーパミン作動性ニューロンにおけるモノアミントランスポーターについて報告 されていた値である。
サンプルの調製 中脳細胞培養体中のドーパミン作動性神経栄養活性のアッセイ に先立って、精製の工F11〜工程3(以下の0項参照)から得られたすべての サンプルを以下のように脱塩した。培地10/10(担体として)100μmを Centricon−10(Amicon)に加えて、10分間静置させた。検 定すべきサンプルのアリコートをCentric叩に加え、ついて重炭酸塩は含 まないかlOmMHE P E Sを含有するダルベツコ高グルコース改良イー グル培地、pH7,2(溶液A)1mlを加え、5,00QXgて70分間遠心 分離した。沈殿物(約o、1m1)を新鮮な溶液へにより1.1mlに戻して、 2回再濃縮した。サンプルを、0.11 μm Ultrafree−MC無菌 Durapore+−−−ット(Mi It 1pore、 Bedford) を通して濾過し、培養ウェルに加えた。
−72)をわずかに改変して日6または7に実施し、すべての溶液は37°Cに 維持した。
略述すれば、培養培地を除去し、5.6mMグルコース、1.3mM EDTA 、0.1mMアスコルビン酸および0.5mMパルギリン、モノアミンオキシダ ーゼのインヒビターを含有するクレブス−リンゲルのリン酸緩衝液、pH7,4 からなる取り込み緩衝液0.25m1で2回洗浄した。培養体を50μM ’H −DA (New England Nuclear。
Boston、 MA、比活性36〜37Ci/mmol) 0.25m1とと もに37°Cて15分間インキュベートした。インキュベーション混合物を除去 して’H−DAの取り込みを停止させ、ついて細胞を0.5mlの取り込み緩衝 液で2回洗浄した。細胞から’H−DAを放出させるために培養液を95%エタ ノール0.5ml と37℃で30分間インキュベートし、次にl0m1のEc oLi te(ICN、 Irvine、 CA)に加え、シンチレーションカ ウンターでカウントした。ブランク値は、取り込み緩衝液に0.5mMGBR− 12909(RB I)、ドーパミンニューロンの高親和性取り込みポンプの特 異的インヒビター(Heikki laら、 1984 Euro J、Pha rmacol、103:241−48)を加えて得られ、通常非処理対照培養液 中’H−DA取り込みの5%未満であった。GDNF活性の栄養単位(TU)数 は培養液の’H−DA取り込みの50%最大1i11激を与えた希釈の逆数と定 義された。比活性はTU数をサンプル中に存在する蛋白質量て徐してめた。
C,GDNFの精製 出発原料 D、 5chubert、 5alk In5ji Tute、 L a Jolla、 CAがら入手したB49膠芽腫細胞(Schubertら、  1974 Nature 249:224−27参照)は、培養フラスコ中( 225cm”、Co5tar、 Carnbridge、 IJA)、10%胎 仔給液血清、4 mMグルタミン、500/mlペニシリンGおよび50μg/ mlストレプトマイシン含有DMEM培地でフンフルーエンスになるまで増殖さ せた。無血清成育調整培地(CM)は、培養体を1回10m1の無血清培地で洗 浄し、ついて細胞をフラスコあたりsom lの無血清培地中に2日装置いて調 製した。CMを収集し、細胞には以後日6まで2日毎に新鮮な無血清培地を補給 した。細胞の各バッチからの3回のCMの収穫を合せて、4°C,5,000X gて20分間遠心分離して細胞および細胞層を除去した。上清をAm1conコ ンセントレータ−(YMIO膜)で約10倍に濃縮し、4°C,40,000X g テ20分間遠心分離した。
」二清を0.2μMicro Cu1ture Capsule (Gelma n 5ciences)を通して濾過した。4°Cで1力月まで保存可能であっ た。
工程1.ヘパリンセファロースクロマトグラフィー 上述のプレバレージョン( 20Gmgの蛋白質)を、O,15NNaCI含有50mMN a P i緩衝 液、1)H8,0()1衝液A)で平衡化したヘパリンセファa−スCL −6 B (Pharmacia。
Piscajaway、 NJ)のカラム(I X25cm)上に負荷した。カ ラムをついて同し緩衝液により、溶出液の280r+mの光学密度(0,Dt− 0)かヘースラインに復するまで洗浄し、緩衝液Aから1.5NNaC1含イ¥ 50mMNaPi 、pH8,0(緩衝液B)へ至る100m1の直線勾配で溶 出した。2mlの分画を集めた。分画を伝導度およびGDNF活性について分析 した。図1にはこのクロマトグラフィーを示す。溶出蛋白像をOD2.。とじて プロットした。各分画て測定した伝導度とC;DNF活性のプロットを重ねであ る。ビークGDNF活性を示し、バーて指示した分画(はぼ0.6〜0.8 N Na C1)をプールしてさらに分析した。
工程2.FPLCスーパーロースクロマトグラフィー:上記プールをAm1co nコンセントレータ−(Amicon、 Beverly、 li[A、 YM IO膜)で0.4mlに濃縮して、迅速蛋白液体クロマトグラフィー(FPLC )スーパーロース12カラム(Pharmacia)上、0.5NNaC1含有 50mMN a P i緩衝液pH7,4中、流速0.5ml/分でクロマトグ ラフィーに付した。14分間溶出したのち、0.5mlの分画を5μIの0.4 %Tween 20を含むシリコン処理微量遠沈管に集めた。各分画がらのアリ コートにっきGDNF活性を分析した。図2には、OD2゜。て1〜レースした 蛋白像にGDNF活性のパターンを重ねて、このクロマ]・グラフィーを示す。
カラムに負荷したGDNF活性の85%か分画番号12〜15に回収された。
工程3.RP−HPLC:上記からの分画番号14を10μmの5%トリフルオ ロ酢酸(TFA)で酸性にした。酸性にした材料の半分を径の細いAquapo re RP−300C−8逆相HPLCカラム(Brownlee colum n、 Applied Biosystems、San Jose。
ICA) 2.I X220nin i:負荷し、H,Olo、1%TFA:8 0%7セトニトリル10.85%TFA勾配て溶出した。蛋白含有分画を214 +unのUV吸収に基づき、手動で、ノリコン処理微量遠沈管に集めた。各分画 のアリコートをGDNF活性について分析した。図3には、このクロマトグラフ ィーを、O,D、、、でトレースした蛋白像により、下方パネルのその活性パタ ーンとともに示す。分画5および6がRP−HPLCて回収された活性の約90 %を含有し、分画7が残りの10%の活性を含んでいた。図4は図3に示すGD NF活性ピーク附近の分画を5DS−PAGEゲルに泳動し、銀染色した結果を 示す。
工程4 ブレバッチィブ5DS−PAGE :ビークGDNF活性を含有する分 画5および6をプールし、10μlの0.4%Tween 20の存在下高速真 空で20μmに濃縮した。サンプルに1μmの1MTris塩基、および40% グリセロールおよび5%SDS含仔0.2M Tris−HCl、 pH6,8 ,5μlを加え、非還元15%5DS−PAGE上に流した(Laemmli  1970 Nature 277:680−684) (0,075x14x比 5cmのスラブ、20ウェル−コム、0.075 xO,4x2.8cm/サン プルウェル)。電気泳動は10°C1C14O/ゲルで2時間実施した。ゲルス トリップを1.14nwnのスライスに薄切した。各スライスをさらに小さな2 つの細片に切断し、0.01%Tween 20含有5mMNaPi、pH6, 7の5μmを3回順次交換して、20時間にゎたり4°Cで絶えず振盪しなから 溶出した。溶出した物質の3つのアリコートを合せてGDNF活性を検定しく図 5)、最高の活性を示す溶出液(図5の30〜42 kDに相当するゲルスライ ス番号16〜23)をプールした。ブランクゲルストリップ(を気泳動前に5D S−PAGEサンプル緩衝液のみか負荷された最頂部)も対照として同様に操作 した。
工程5.RP−HPLC:プールしたゲル溶出液を高速真空で約150μmに濃 縮し、20μmの25%TFAて酸性にし、工程3の記載と同様にしてRH−H P L Cを行った。蛋白含有分画をO,D、、4に基づいて手動で、ソリコン 処理微量遠沈管に集め、GDNF活性について検定した。図6にはこのクロマト グラフィーの結果を示す。対照として、同様のサイズとしたブランクゲルスライ スからの溶出液についてもRH−HP L Cを行った。上記サンプル中対照像 を超える唯一の有意なO,D2.4 ピークはビーク3て(図6、パネルA対B )、それか・ HPLCカラムに負荷されたGDNF活性の約7096を含有す る。図7には銀染色5DS−PAGEゲル」二に通したビーク3を示す。可視化 された唯一の染色は30〜42kDの間の極めて広いバンドで、プレパラティブ 5DS−PAGEで認められたGDNF活性像(図5)と一致する。典型的な精 製の要約を表Iに示す。
D、lfl製GDNFのアミノ酸配列決定了ミノ末端配列1図6のピーク3の配 列を、気相蛋白ンーケンサ−(AppliedBiosysjems)を用いて 決定した。得られた配列を図8に示す。工程3の精製後の′ビークGDNF活性 を存する分画(図3の分画5および6)の配列決定でも、精製サンプルてf7f 、られた図8の配列と同一の単一の配列か明らかにされた。これらの異fjる分 画に共通する唯一の物質は30〜42kDaの間をスミアとして移動する物質で ある。したかって、図4の銀染色ゲル分画5および6に見られる30〜42kD 領域の外側に夾雑するハントは、a)現在の技術では配列決定できない量(くI ピコモル)、b)配列か30〜42 kDスミアに類似する、またはC)ブロッ クされたアミノ酸末端を(fするのいずれかであろう。
中間配列 上述の工程3の精!2後のGDNFブレパレーノヨンを出発原料とし て使用して中間配列を1!tた。図3の分画5および6を9μIの0.4%Tw een 20を含有するノリコン処理微量遠沈管にプールし、高速真空で約40 μmに濃縮した。
サンプルに、2.5Mグアニジノ塩酸塩および1μgのトリプシンを含有する1 60μmの1%NH4HCO2を加えて、37°Cて一夜インキユベートした。
混合物を20μIの2596T F Aで酸性にして、高速真空て約150μm に濃縮し、ペプチドを径の細いAquapore RP−300C−8逆相HP LCカラム(Brownlee column)、2.1×220mm上で分離 し、H2O10,1%TFA:80%アセトニトリル10.85%TFA勾配て 溶出した。ペプチド含有分画を214βmの吸収に基ついて手動で、ソリコン処 理微量遠沈管に集めた。図9にはこのクロマトグラフィーの結果を示す。図9の ピークIOの配列は、図8に示す非処理蛋白質のアミノ−末端の配列(配列番号 l)の最初の13個のアミノ酸残基と同しであると決定された。図9のビーク3 7はさらにCNBrて処理した。サンプルを高速真空で20μIに濃縮した。サ ンプルに、70μlの90%ギ酸および5mgのCNBrを加え、サンプルを暗 所、室温で一夜インキュベートした。この混合物を高速真空で20μmに濃縮し 、0.1%TFA100μlて希釈し、上述のように逆相HPLCて分離した。
図1Oにはこのクロマトグラフィーの結果を示す。図10のピークlを5μlの 0.4%Tween 20の存在下に高速真空で20μmに濃縮した。サンプル にlOOμlの1%NH,HCO,および5μlの50mMジチオスレイトール を加え、サンプルを室温で1時間インキュベートした。混合物を10μmの25 %TFAて酸性にして、高速真空で100μlに濃縮し、上述のように逆相HP LCて分離した。図IIには、このクロマトグラフィーの結果を示す。図11の ビーク33および34の両者力洞−の配列を与えた(図12)(配列番号2)。
において、GDNFは5DS−PAGE上、31〜42 kDの間のスミアバン ドとして移動する。サンプルを還元剤(496β−メルカプ)・エタノール)の 存在下に1゜O″Cに3時間加熱すると、GDNFは20〜23kDO間の個別 の多重バンドどして移動した。ゲルに負荷した生物活性の約50%か前者(非還 元)の条件では回収できるか、後者の条件(還元)では回収できなかったことか ら、GDNFはジスルフィド結合したダイマーであり、ダイマーとしてのみ活性 であると考えられる。
単一のアミノ末端はこのGDNFブレパレーソヨンはコアー次構造に関しては均 一であるか、スミアまたは多重バントのパターンは不均一なグリコノル化蛋白質 であることか示唆される。
これはドーパミン取り込みの半最大刺激か約60pg/mlという比較的低a度 て起こることを示している。v4製されたGDNFについて測定された比活性は 、RP−HP L Cに使用された酸性存機溶媒および5DS−PAGEにおI Jる変性条件への装置による精製時のGDNFの部分不活性化によって、幾分低 く評価されている可能性かある。
GDNFの特異性 GDNFは、ドーパミンニューロンにおけるドーパミンの取 り込みを増強するその能力によって精製された(図2OA)。GDMFかドーパ ミンニューロンの生残および/または成熟の他の係数も上方調節しているかを測 定するために、中脳培養体中でのチロシンヒドロキシラーゼ(TH)免疫反応性 も測定した。THは培養体中のドーパミンニューロンに特異的なマーカーである 。
GDNFによる免疫反応性の−E方調節は、ドーパミンニューロンの生残の上昇 および/またはドーパミンニューロンあたりのTHの産生の増加によって起こり つる。ブレーティングの田こ精製GDNFを加えて、8日後に培養体を調べると 、GDNFを加えない対照よ1月0倍多い数のTH“ニューロンを生じた。第2 回目のGDNFを日9に加え、7Iコ(in viけ0て16日)?&に培養体 を調へたところ、対照に比へて同様の用量依C?!性の増大か依然として観察さ れた(図20B)。すなわぢ、GDNFによれば、1−一バミンニューロンの生 残の維持および/または中脳l・−バミンニューロンにおけるTH遺伝子の発現 の増大か可能であった。
GDNFか1・−パミンニューロンの成熟および/または生残に特異的な刺激効 果を発揮し、すへてのニューロンに対する一般的な作用を示すものではないこと を確認するため、中脳培養物体に同様に存在するγ−アミノ醋酸(GABA)を 含むニューロンのGDNFに対する応答性を分析した。様々なGDNF濃度てそ れぞれ+5および160増殖させた中脳細胞の姉妹培養体で、H3−ドーパミン CH−DA)および14C−GABAの取り込みを測定した。上述のように、G DNFは中脳1・−パミンニューロンの38−DA取り込み能をGDNFを加え ない対照以上に約150%増大させた(図21A)。しかしなから、GDNFの 存在下においても”C−GABAの取り込みは対照の取り込みよりもわずかに約 20%高いだけて、GDNFはGABAニューロンの”C−GABA取り込み能 には存意な影響を与えなかった(図21B)。これは”H−DA/”C−GAB A取り込み比の計算値の上昇によっても例示できる(図2IC)。これらのデー タは、中脳のドーパミンおよびGABAニューロンはGDNFの存在に対して異 なる応答を示し、中脳培養体の’H−DAの取り込みに対するGDNFの作用は GABAニューロンとの対比から明らかなようにドーパミンに対して特異的であ ることを指示するものである。
これらの観察は、GDNFかパーキンソン病またはドーパミン作動性ニューロン の関与する他の疾患の処置に使用される理由をさらに明確にするものである。
これらの結果は、GDNFがドーパミン作動性ニューロンの少なくとも2つの重 要な性質、ドーパミンの取り込みとTH酵素レベルを上方調節することを証明す る。これらの結果はまた、GABAニューロンは同じ影響を受けないことから、 GDNFの作用は少なくとも部分的に、ドーパミン作動性ニューロンに特異的で あることを示している。
ドーパミン作動性およびGABA作動性ニューロンに加えて、ラット胚中脳培養 体には他のニューロン集団、セロトニン作動性ニューロンかある。一部の因子、 たとえは中脳培養体中のドーパミン作動性ニューロンによるドーパミンの取り込 みを増大させる上皮増殖因子(EGF)は同様に、セロトニン作動性ニューロン によるセロトニンの取り込みおよびGABA作動性ニューロンによるGABAの 取り込みも増大させる(Casperら、+991 J、 Neurosci、  30:372参照)。これは、これらの因子かドーパミン作動性ニューロンに 特異的ではないことを指示する。
これに反し、GDNFはセロトニン作動性ニューロンによるセロトニンの取り込 みを増大させない。3H−セロトニンの取り込みは、取り込み緩衝液か’H−D Aの代わりに50%Mの3H−セロトニン(11Ci/mole、 Amers ham、 ArlingtonHeArlln、 IL)を含有するほかは、例 IBに記載した’H−DAの取り込みの場合と同様の方法で測定した。セロトニ ンニューロンにおけるセロトニンの取り込みの強力な既知のインヒビターである シタルブラム(Mount 5inai 5chool ofMedicine のc、uyt山neou博士から恵与された)10μMの存在下には、用−セロ トニンの取り込みは15%に低下した。シタルブラムの存在下における対照値が 、図24に示す実験値から差し引かれた。
EGFのような非特異的因子とは異なり、GDNFは、ドーパミンの取り込みか 存意に増大する条件下に、GABAの取り込み(図21)およびセロトニンの取 り込み(図24)を増大させない。これらのおよび上述の結果は、GDNFか、 同し中脳培養体中に存在するGABA作動性およびセロトニン作動性ニューロン に比較した場合、中脳培養体中の!・−バミン作動性ニューロンに特異的である ことを示している。このような特異性は中脳(点質)のドーパミン作動性ニュー ロンに特異的な疾患であると考えられるパーキンソン病の処置に対するGDNF の有用性を高めるものである。
GDNFをコートする遺伝子のクローニングのためには、B49細胞から単離さ れたポリA″RNAからcDNAライブラリーを構築し、このライブラリーを、 精製されたGDNFから得られたアミノ酸配列に基づく縮重オリゴヌクレオチド プローブてスクリーニングした。このプローブにハイブリダイズしたcDNAク ロー履よ、DNA配列決定によって、縮重オリゴヌクレオチドプローブに用いら れた配列の3′に位置し、GDNF中に(F、在してスクリーニングオリゴプロ ーブのヘースとしこアミノ酸配列に対してカルボキシ末端に位置するDNA配列 を含イ1することか決定された。
B49細胞系の培養条件は上記例1に詳述されている。RNAブレバレージョン のためには、細胞を血清含仔培地中てほぼコンフルーエンスまで増殖させ、1回 無血清培地(DMEM)で洗浄し、DMEM中で4日間、2日後に1回培地を変 えて増殖させた。細胞をついて収穫し、総RNAをChomczynski &  5acchi 1987ゴdTセルロースアフイニテイーカラムを通過させて 調製された。
cDNAの合成はM−MLV RNアーゼH4逆転写酵素(Bethesda  Re5earch1、ab、 Gai thersburg、 MD)を用い、 その販売業者により記載されたプロトコールに従って行われた。最初のス]・ラ ン1ル反応はオリゴdT、6プライマー(Pharmacia)で開始し、51 1gのポリΔ’ RNAあたり8単位のRNasin (Promega、Ma dison、Wl)も含Yrさせた。第2のストランド合成は、大腸菌DNAポ リメラーゼI、大腸菌RNアーゼH1および大腸菌DNAリガーゼ(すべてBR Lより)により販売業者のプロトコールに従って行われた。クローニングを容易 にするため、cDNAはフラッシュ末端を生成させるためにT4DNAポリメラ ーゼ(BRL)で処理し、大腸菌メチラーゼ(BRL)でメチル化した。これら の工程は酵素の販売業者によって供給されているプロトコールに従って実施した 。cDNAはついでフェノールとクロロホルムのl:1混合物l容量によって2 回抽出し、水性分画を7.5MのNH4HCI/2容およびエタノール3容によ り室温で沈殿させた。沈殿を、室温、+6.oooXgにおいて15分間遠心分 離して回収し、70%エタノールて洗浄し、真空で乾燥させ、500ピコモルの リン酸化リンカ−(CCCGAATTCGGG、 Phariacia) (配 列番号9)および3単位のT4DNAリガーゼ(BRL)を含有する50μlの 50μMTris−HCI (7,6)、10mM M g Cl 2.1mM  ATPJnM DTT、5%のP E G3000中に再懸濁した。リンカー リゲーソヨンは16°Cで一夜(約16時間)実施した。反応混合物をフェノー ル/クロロホルムで抽出し、上述のように沈殿させた。洗浄したペレットを乾燥 し、50μIのEcoRI消化緩衝液[100mM Tris−HCl (7, 5)、5mM MgCl2.50mM NaC1および0.025%Trito n X−100コに再懸濁し、これに400単位のEcoRI (New En gland Biolabs、Beverly、MA)を加えた。沈殿t&(上 述のようにして)、ペレットをEcoRI消化緩衝液に再懸濁して、第2ラウン ドのEcoRI消化を上述のように実施した。この反応生成物を沈殿させて、4 0μmの10mM Tris−HCI(8,0)、1mM EDTA、loom M NaCl中に再懸濁した。このEcoRI消化リンカ−を含むcDNAをセ ファクリルS−300(Pharmacia)スピンカラムを通して約+ 10 0gで5分間遠心分離してサイズ分画した。このカラムからの流出液を集め、上 述のようにエタノールで沈殿させ、IQ +++M Tris−HCI(8,0 )、ImM EDTA中に約0.1Hg/μlの濃度で再懸濁した。
cDNAライブラリーはλZap I[(Stratagene、La Jol la、CA)クローニングベクター中に構築した。通常、lμgのEcoRI  /l!1(Lホスファターゼ処理ベクターアーム(Stratageneより購 入)を、50mM Tris−HCI (7,6) 、7mM MgCIz、1 mMDTT、5%のP E G3000および1mMATP中に約3Weiss 単位のT4DNAリガーゼ(NEB)を用いた5μmのリゲーンヨン液中、0. 1HgのEcoRI連結cDNAにリゲートした。リゲーションは16°Cで一 夜実施した。リゲーションはGigapack IF Goldパッケージング エキストラクト(Stratageneより購入)に販売業者によって供給され たプロトコールに従ってパッケージした。ライブラリーはStratagene により提供されたXLI−Blueホスト上に滴定およびスクリーニングのため にブレーティングした。
このようなリゲーションおよびパッケージングの一つから、約270.000の プラーク形成単位か計12の150mm直径のぺl・リブレート上にプレートア ウトされた。
これらのプレートから、1Janiatisらによって記載された操作ののちに 、ニトロセルロースフィルターリフ1−か二重に調製された。フィルターを以下 の22p−標識縮重オリゴヌクレオチド(配列番号7)(1=イノシン)。
5’ >CCIGATAAACAAGCIGCIGG>3’GG にハイブリダイズさせた。この配列は先の例1に記載した精製GDNFのアミノ 末端(配列番号10)附近から得られたアミノ酸配列(図8)(配列番号1)P ro−Asp−Lys−Gln−Ala−Ala−Alaをヘースとしている。
オリゴヌクレオチドは” P−A T P (Amersham、 Ar l  ingtonHeights、 IL)に由来する32pで、T4ポリヌクレオ チドキナーゼ(PharmaciaまたはUnited 5tates Bio chemical、CIeve−Iand、OH)を用いて標識した。ハイブリ ダイゼーション反応は6XSSPE、0.1%S D S、 O,Img/ml  t RNA(Sigma、 St。
Louis、MO) 、および2×デンハルト試薬(フィコール、ポリビニルピ ロリドン、BSA分画V、各0.4mg/ml )中、50°Cて一夜(約16 時間)行った。ハイブリダイゼーション操作は、溶液1mlあたり2〜3刈0@ cpmの標識オリゴを含有した。
ハイブリダイゼーソヨン後、フィルターを2XSSPE、0.1%SDS中室温 で2回、ついて50°Cに予め加熱した同し溶液で2回洗浄した。フィルターを 風乾させ、増感スクリーンを用いて一70°Cで7日間、フィルムに露出した。
現像したフィルムを調へて、スクリーニングオリゴヌクレオチドにハイブリダイ ズしたプラークを同定した。この−次スクリーニングにおいて、24個が二重陽 性と推定された。陽性シグナルに相当するライブラリープレートの領域を切り取 り、再懸濁し、上に詳述したハイブリダイゼーション操作によって第2回のスク リーニングを行うために再ブレーティングした。この第2のスクリーニングでは 、最初の24のうち8つか陽性として再テストされ、16は陰性の結果を与えた 。これらの8つの陽性はさらにlまたは2回のハイブリダイゼーションによって プラーク精製し、これらのうちの6つについて、GDNFをコードできるDNA 配列を含むかを決定するために、ついてDNA配列決定法によって分析した。
クローン化された挿入体を含有するλZap IIファージのファージミド部分 は以下、pBIuescript SK−と呼ぶ。pBluescript 5 K−7フージミドを、オリゴヌクレオチドプローブにハイブリダイズした各λZ ap Itリコンビナンl−から切り取った。
λ石■ヘクターからのりコンビナンドpBIuescript Sに一プラスミ ドの10viv。
切除の操作は、販売業者のプロトコールに詳述されている。略述すれば、λ汀■ とM13 rヘルパー」ファージのコインフエクションにより、感染性M+3ピ リオン内にリコンビナントpBluescript SK−の−木組DNAコピ ーのノく・ソケージングか生じる。このようなピリオンか感受性細胞に感染する と、−重鎖のDNAが二重鎖DNAに変換されて、プラスミドとして垂直に増殖 する。この現象に対する選択はpBluescript SK−上にコードされ たアンピシリン抵抗性遺伝子によって与えられる。したかって、8つの陽性λZ ap IIクローンそれぞれからの「レスキュー」リコンビナントpBlues cript SK−プラスミドを含有する大腸菌XLI−Blue誘導体は、S けatageneによって記載されたプロトコールに従い、λZap IIベク ターとともに供給される「ヘルパー」ファージの使用により容易に得られた。
DNA配列決定には、二重鎖プラスミドDNAか6つのこれらのりコンビナンド プラスミドから、Birnboim & Daily 1979 NAR7:l 513−1523に基づく 「ミニ製造」操作によって調製された。ジデオキシ 一連鎖ターミネーテイング法を用いるDNA配列決定反応は、これらの鋳型とス クリーニングオリゴをプライマーとして用いて実施された。配列決定のだめの試 薬はキット(Sequenase Version 2.0)としてUnite d 5tates Biochemicalから入手し、配列決定操作は販売業 者によつ2て提供されたプロトコールに従って行われた。クローンλZaplI 76.1から誘導された一つのクローン、pBluescript 5K−76 、Iは以下の配列(配列番号11)。
5’ >GACAGGAACCGGCAAGCTGCAGCTGCCAGCCC A >3’T AA TATA T を与えた。この配列は翻訳されて以下のアミノ酸配列(配列番号+2)G I  u−Arg−Asn−Arg−G l n−A 1a−A 1a−A Ia−A  I a−3er−Pr。
を与え、スクリーニングオリゴ/配列決定プライマーを発生させるために用いた アミノ酸配列の木端に5アミノ酸残基カルボキシ末端に始まるGDNFのアミノ 末端のある領域を決定するアミノ酸配列に合致する。この結果はλZap I[ 76、l中に含まれたcDNAクローンかB49細胞調整培地から精製されたG DNF蛋白質の部分またはすへてをコードしなければならないことを示している 。
cDNΔクローンの5“末端の最初の877塩基対のヌクレオチ1へ配列か決定 された。この領域は、精製されたGDNFのアミノ末端について得られたアミノ 酸配列および精製されたGDNFの切断によって誘導された中間ペプチドに一致 する配列を包含する、227アミノ酸のオーブンリーディングフレーム(ORF )を含むことか見出さねた。このORFについて予測されたカルボキシ木端13 4アミノ酸は精製された成熟GDNF蛋白質の予測されたアミノ酸配列からなる 。先行する93アミノ酸は、可能性のある開始ATGコドンとそれに続く推定分 泌ソゲナル配列を包含し、その蛋白質の前駆体もしくは[プレープロ」型の切断 により例1に上述したGDNFの成熟、精製型を発生させる蛋白分解的ブロセッ ソング部位の可能性かある部位を含有する。
配列決定反LUのための鋳!!2DNAはプラスミFpBIuescript  5K−76,1DNAの一本鎖と二重鎖バージョンを包含する。二重jQDNA はXLI−Blue (pBIuescriptSK−76、1’)の培養体か ら「煮沸製造」操作(Anal、 Biochem、 114:193−97) によって製造し、CsCl密度勾配中に層積した。一本鎖鋳型は、XLI−Bl ue (pBIuescriptSK−76、1)の、販売業者(Sjrata gene)によって供給された「ヘルパー」M13ファージによる、ファージと ともに供給された関連プロトコールを用いた感染によって製造さ第1た。長さ1 5〜23ヌクレ才チ1−の−重鎖オリゴヌクレオチドプライマーはApplie d Biosystems (Foster C1jy、CA) DNAノンセ サイザー、380A型シンセサイザーを用いて合成し、一般的には精製しないて 使用した。配列決定はジブオキシ一連鎖ターミ不−ノヨン法を用いて実施した。
使用しこ試薬は5equenaseVerSion 2.0キツト(Unite d 5tates Biochemical)に包含され、販売業者によって供 給されたプロトコールに従って使用した。
精製された成熟GDNF蛋白質をコートする配列を含有するcDNAクローンλ Zap ll76.1の5°末端の最初の877ヌクレオチドのヌクレオチド配 列は、図13に(配列番号3)、この配列内に見出される681塩基対オーブン リーデイングフレーム(ORF)の推定アミノ酸配列とともに示す。精製された 成熟GDNFに相当する配列は位置281てセリン残基によって始まり、図14 に示す(配列番号4)。この領域について得られたDNA配列は精製されたGD NFのアミノ末端に観察されたアミノ酸配列(例1参照)の最初の23残基と完 全に一致するアミノ酸配列を予測させる。
図13に示した遺伝子の分析に基つくと、GDNFは最初プレープロGDNFポ リペプチドとして翻訳され、シグナル配列およびこの分子の「プロ」部分の蛋白 分解的プロ七ソノングによりB49細胞調整培地から精製されるGDNFの撃か 製造されるものと考えられる。このようなプレープロ型の最も考えやすい翻訳開 始部位は図13の配列(配列番号3)中の位置50に存在するATGコドンであ る。
C,GDNFをコートするヒト遺伝子のクローニング多くの神経栄養因子のアミ ノ酸配列は様々な哺乳動物種を通して高度に保存されている(Hal Iboo kら、 1991 Neuron 6:845−858: McDonaldら 、1991 BBA印刷中)。
アミノ酸配列の保存の結果として、これらの蛋白質をコートする遺伝子のヌクレ オチド配列にもかなりの保存性かある。したかって、ある哺乳動物種における神 経栄養因子をコートする遺伝子か、他の哺乳動物種における因子をコートする遺 伝子と、適当なアニーリング条件下に交叉−ハイブリダイズ(すなわち安定な二 重鎖DNAバイブリドを形成)できることは、一般的に事実である。この性質か 、GDNFの遺伝子を含むクローン化ヒ1−DNAセグメントの同定に使用され た。
ヘタターλFIXII中に構築されたヒトゲノムライブラリーはStratag ene (カタログ番号946203)から購入して、例2Bに上述したGDN FのラットcDNΔクロー:/ (pBIuescript Sに−76,1) 由来の0p−標識プローブを用いてスクリーニングした。プローブはポリメラー ゼ連鎖反C?(Saikiら、 19855cience 230:1350) を用いた特異的増幅による成熟GDNFからの約250bpのコート配列によっ て構成され、以下のように製造された。50μlまたは100μI PCR反応 を鋳型として<lngλ7ap ll76.1DNAおよびラットGDNFから の配列に基づく2つの各オリゴヌクレオチド10〜20pmolを用いて実施し た。一つのオリゴは上記例2Aに記載の「スクリーニングオリゴJ (D HD  −21ともいう)であり、一方、第2のオリゴ(DHD−26)(配列番号+ 3)は配列・5’ >AAATTTTTIAAIATTTTATC>3’GCG CG を(fL、これはGDNFの切断の内部ペプチド生成物(例1参照)から得られ たアミノ酸配列(Asp−Lys−11e−Leu−Lys−Asn−Leu’ ) (配列番号14)に基づいている。
反応は、10mM Tris−HCI(25°CてpH8,3)、50mM K CI 、1.5mMMgCI2.10μg/m1BsA (Promega R 3961)、各0.2mMのdNTP (PharlTlacia )中、2. 5〜5μのポリメラーゼ(USB)を使用して実施した。反応は30サイクルの 295°Cて1分、44°Cて1.5分および72°Cて1.5分から構成され た。この反応の生成物はアガロースゲル電気泳動によって、図13に示されたc DNA配列中の2つのプライマーの位置に一致する約250bpであることか観 察された。この非標識フラグメントはII trafree−MCフィルターニ ーnッh (Millipore、Bedford、MA)を用いる遠心分離に より、販売業者のプロトコールに従ってゲルから溶出し、同し2つのオリゴプラ イマーを用いる以後のPCR[識反応に鋳型として使用した。これらの反応はコ ールドdCTPの濃度を12.5μMニ低下させて、反応1: 2.5 u M 3000〜5000Ci/nvnol a−”PdCTP (Amersham )を加えたほかは同し条件下に行った。標識反応の生成物はBioSpin 6 スビンカラム(BioRad、 Richmond、 CA)を通過させた。
このカラムからの流出液をヒトゲノムライブラリーをスクリーニングするための プローブとして使用した。
ライブラリーは、Stralageneによって提供された大腸菌株PLKI7 を用いてブL−1−アウトした。それぞれ約50.000のプラークを含有する 150mmベトリブレート24個を調製した。各ブレートからManiatis ら(前出)によって記載された操作に従い、ニトロセルロースフィルターリフ] ・を二重に調製した。これらの48個のフィルターを上述の250刈0’cpm のPCRプローブにより、250m1の6XSSPE、0.1%SDS、2×デ ンハルト試薬、0.1mg/ml t RNAおよび30%ホルムアミド(US B)中、42°Cにおいて一夜(約16時間)プローブした。ついて、フィルタ ーを250m1 (7)2XSSPE、0.1%SDS中室温て2回、1.61 (7)予め50°Cに加熱した0、I X5SPE、0.1%SDSで2回洗浄 した。フィルターを室温で乾燥させ、増感スクリーンを用い一70°Cで6日間 フィルムの下に置いた。フィルムを現像して評価した。6個に強い二重陽性か認 められた。陽性シグナルに相当するライブラリープレートの領域を切り取り、再 懸濁し、上に詳述したハイブリダイゼーション操作によって第2回のスクリーニ ングを行うために再ブレーティングした。6つのすへてか陽性として再テストさ れ、さらにlラウンドのブレーティングおよびハイブリダイゼーションによって プラーク精製された。
プローブにハイブリダイズする領域の周囲のDNAセグメントをサブクローンし 配列決定すること、およびこのようにしてGDNFのヒト遺伝子の配列のすべて または部分を決定することは、本技術分野の熟練者には定常的に行われる操作の 問題である。これらのクローン中に全ヒトGDNF遺伝子か表示されなかった場 合には、ゲノムに沿って「歩いて」この領域の周囲のDNAの重複セグメントを クローニングして、この遺伝子の残りの部分の配列を得て、配列決定することも ルーチンの問題である。
上述の操作および本技術分野の熟練者には自明の様々の他の操作か、他のヒト遺 伝子ライブラリーのスクリーニングに適用できた。たとえば、上述のプローブお よびハイブリダイゼーションプロトコールを用いて、ヒト被殻から抽出されたA “RNAから構築されたヒトcDNAライブラリーをスクリーニングした。クロ ーニングベクターλ17tlOに含まれるこのライブラリーはC1ontech  (Palo Alto。
CA)から購入した(カタログ番号HL1092a 、ロット番号156+)。
このライブラリーを大腸菌L E392 (lilaniatisら、前出)上 にプレートあたり約20.000プラークの密度でブレーティングしく計約25 0.000プラーク)、上述の条件下のハイブリダイゼーションによってスクリ ーニングした。ハイブリダイゼーション後、フィルターを0.2 X5SPE、 0.1%SDS中室温て2回、ついて50°Cに予め加熱した0、I X5SP E、0.1%SDS中で2回洗浄した。フィルターを室温で風乾し、フィルム下 に置いた。3日間増感スクリーンを用いて70°Cて露出したのち、フィルムを 現像し、8つの二重陽性か同定された。
ヒトゲノムライブラリーからの6つのλFIXIIクローンをラットGDNFプ ローブとのハイブリダイゼーションによって同定して、均一にまでブラークー精 製した(上記参照)。各ファージのライゼートをSambrookらの方法(M olecularCloning: A Laboratory Manual :1989)によって調製した。DNAはこれらのクローンから以Fの操作によ って調製した。すなわち、DNAアーゼ(Pharmacia)およびRNAア ーセA (Sigma)を各培養液5mlに加え、最終濃度1μg/mlとした 。
この溶液を37°Cて1時間インキュベートした。ついて5mlの20%ポリエ チレングリコール(SigITIa)、2MNaC+を加え、この溶液を0℃で 1時間インキュベートした。λファージを12.000Xgて10分間遠心分離 して、ベレット化した。ファージベレソトを250μlのTE(10mM Tr is、pH7,4、ImM EDTA)に再懸濁し、ついて等容量の、a、クロ ロホルム、b、フェノール、C,クロロホルムとフェノールの11混合物、およ びd、クロロホルムで抽出した。酢酸アンモニウムを最終濃度か0.25Mにな るように加え、DNAは2容のエタノールの添加および+0.ooOXgての遠 心分離によって沈殿させた。DNAベレットはTE中に再懸濁した。
6つの各λアイソし一トからのDNAを各種の制限エンドヌクレアーゼで消化し 、フラグメントをアガロースゲル上電気泳動によって分離した(Sambroo kら)。
DNAフ→グメントを2つの同一のナイロン膜に移しく5chleicher  & 5chuell)、ラソ1−GDNFからの放射標識プローブとハイブリダ イズした。ラッ]〜GDNFには、ヌクレオチド356と357(図13の番号 による)の間にEcoRI部位かある。
これは成¥%GDNFのコート配列内を切断する。ヒトゲノムGDNFクローン か相同の位置に部位をもつかどうかを調へるため、ヒトクローンを消化するため の制限エントヌクレアーゼの一つとしてEcoRIを使用した。ラットGDNF におけるEcoRI部位の上流(プローブI)または下流(プローブ2)の遺伝 子領域について特異的な放射標識プローブを作成した。プローブ1は26Bbp 長てラットGDNFの5゛ノ1゛翻訳領域の+4bpどコート配列の254bp  (アミノ酸1〜85)から構成された。これはポリメラーゼ連鎖反応とオリゴ ヌクレオチドブライマーPD I (GACGGGACTCTAAGATG)  (配列番号+5)およびDHD23 [GCIGCIGC(C/T)TG(T/ C)n(A/G)TCIGGI (配列番号16)を用い、λZap ll76 、lDNAの増幅によって調製された。プローブ調製の反応条件は、反応か30 サイクルの、95°C1分、50°C1,5分および72°C165分からなる ほかは上述の場合と同様である。プローブ2は+95bp長て、ラットGDNF の3゛非翻訳領域の17ヌクレオチドとコード配列の178t+p (アミノ酸 153〜211)から構成された。これはポリメラーゼ連鎖反応とオリゴヌクレ オチドブライマーLF2 (CGAGACAATGTACGACA) (配列番 号17)およびPD2 (CTCTGGAGCCAGGGTCA) (配列番号 18)、鋳型としてλZap ll76、lDNAを用いて調製した。反応条件 はプローブlの場合と同様とした。
6つのλクローン中5つは同一のハイブリダイゼーションパターンを与えた。
プローブ1は約700bpのEcoRIフラグメントにハイブリダイズし、プロ ーブ2は約2.8kb EcoRIフラグメントにハイブリダイズした。2つの プローブが2つの異なるEcoRIDNAフラグメントにハイブリダイズしたと いう事実は、ヒトGDNF遺伝子か相同なEcoR1部位を含有することを強く 示唆した。700b11ならびに1.8kb EcoR1フラグメントは、別個 にBluescript SK−(Stratagene)にサブクローニング された。これらの2つのフラグメントのヌクレオチド配列は例2Bに記載したよ うにして決定された。これらのDNAフラグメントの配列は図19に示す(配列 番号5)。この配列から、プレープロGDNFのアミノ酸52に先行するイント ロンかあることか明らかである。成熟ヒトGDNFをコードする遺伝子の部分に はイントロンはない。成熟しトGDNFの推測されるアミノ酸配列は成熟ラット 成熟GDNFと93%のホモロジーを存する。これは、他の神経栄養因子につい てラットおよびヒト蛋白質の間に見出されるアミノ酸配列のホモロジーとほぼ同 程度のものである[ラットおよびヒトCNTFの間のアミノ酸配列ホモロジーは 83%(McDonaldら、BBA 1991.印刷中):ラットおよびヒト NGFの間のアミノ酸配列ホモロジーは95%、BDNFでは100%、NT− 3では100%であるCHat Ibook ら、 1991 Neuron  6:845−855)]。
完全なヒトブレープロGDNF配列を得るためには、放射標識ハイブリダイゼー ションプローブを、既に得られたヒトGDNFの配列に基づいて作成し、これを 用いてヒトcDNAライブラリーをスクリーニングできる。cDNAはプロセツ シングされたmRNAのコピーであるから、イントロンは存在せず、完全なコー ト配列を得ることかできる。別法として、コート配列に対するイントロンの位置 は既知であるから、イントロンの上流配列に特異的なハイブリダイゼーソヨンプ ローブはラットcDNAクローンから作成可能で、このプローブを5゛エキソン を含むクローンのためのゲノムライブラリーのスクリーニングに使用できる。
例2Cに詳述したように、ヒトブレープロGDNFのアミノ酸51に相当するヌ クレオチド配列をスプリットするイントロンが存在する。分子のこの部分の配列 を得るためには、ヒトゲノムライブラリーをラットブレープロGDNFのアミノ 末端コート配列から誘導されるプローブでスクリーニングし、一つのハイブリダ イズしたクローンを配列決定し、図nに示すように、ヒトブレープロGDNFの アミノ酸1〜50のコード配列を含有することを示した(配列番号8)。
このライブラリースクリーニングのために、例2Cに記載したように、PCRプ ローブを合成した。使用したオリゴヌクレオチドブライマーは。
P D I = 5 ’ > CCCGAATTCGACGGGACTCTAA GATG > 3 ’ (配列番号+9)LFA=5’ >CGGTGGCCG AGGGAGTGGTCTTC>3’ (配列番号20)てあった。PCR(r コールド」および22p標識体の両者)反応の条件は、反応か25〜30サイク ルの95°C1分、50°C1,5分および72°C1分からなるほかは例2B の記載と同様である。この反応の生成物はクツl−プレープロGDNFの最初の +22bpと5°から推定イニンエータ−ATGまでの14塩基対を含有する( 図13および配列番号3参照)。ヒトゲノムライブラリーのこのプローブによる スクリーニング条件は例2Cに記載の通りとした。成熟しトGDNFの配列をも つクローンの同定のために使用した同一のフィルターリフトは脱イオン−蒸留水 て2回洗浄し、−夜ブローブし、例2Cに記載のプロトコールに従って洗浄した 。フィルターを30間増感スクリーンを用いて一70°Cてフィルムに露出した 。現像すると、多くの様々な強度の二重陽性か観察された。比較的強い陽性の1 2個を取り、これらの10個をスクリーニング条件でハイブリダイゼーションを 繰り返し、プラーク精製した。
これらのりコンビナンドファージのクローン化DNAをサザンブロツトハイブリ ダイゼーションによって分析した。約1000bpA lu Iフラグメントか スクリーニングプローブにハイブリダイズすることか見出され、SmaI−消化 pBluescriptSに−にサブクローニングしてpBssK−λ3Alu lを製造した。このクローン化AluIフラグメントを、関連DNAセグメント の配列決定を容易にするためにさらにサブクローニングした。精製pBSSK− λ3Alul DNAを、ベクターを1回(ポリリンカー領域内で)だけ切断す る一連の制限酵素で消化し、消化生成物をアガロースゲル電気泳動て分析した。
その結果2つの制限酵素(Ps口および5acI[)かクローン化DNA内を1 回切断することか確認された。図nには5acIrおよびPst 1部位の地図 を示す。サザンプロットにより、スクリーニングプローブにハイブリダイズした クローン化セグメントの領域はクローン化Alulセグメントの5acIIとP st 1部位の間に位置することか明らかにされた。したかつて、配列決定には 、pBSSK−λ3Alulの2つの欠失誘導体か構築された。一方の例は、小 さい約300bpのPstIフラグメントを次のように欠失させた。すなわち、 ブラスミl’をPst Iて消化し、消化物をリゲートし、大腸菌にトランスフ オームした。トランスフォーマントについて小Pst Iフラグメントを欠くも のをスクリーニングした。平行して300bp 5acIIフラグメントをpB ssK−λ3AIu+から同様に欠失さ昼て第2の欠失誘導体か製造された。こ れらの2つの欠失プラスミドを配列決定反応のための鋳型として使用した。配列 決定は例2Bの記載と同様にして実施した。
図22(配列番号8)にはこのようにして得られた233塩基対の配列を表示す る。
この配列はラットブレープロGDNFをコードする最初の151bpの配列と極 めて高度のホモロジーを示す151bp領域を含有する。アミノ酸レベルにおい て88%の同一性、DNAレヘルて95%の同一性を示す。したかって、この領 域は、ヒトブレープロGDNFのアミノ末端50残基のコート配列および残基5 1のコドンの最初のヌクレオチドをもつエキソンの部分であると結論される。こ の151bp配列の直ちに3′側の配列は哺乳動物のイントロンの5′末端のコ ンセンサス配列と相同である(Shapiro & 5enapathy 19 87 Nucl、Ac1ds Res、 15ニア155−7174)。推定イ ニソエータ−ATGのすぐに5″側の配列は28b11までラット配列と高いホ モロジーを示し、28残基中27か同一である。この点て上流配列は急速に分岐 する。分岐の点の周辺の配列は哺乳動物のイントロンの3′末端のコンセンサス 配列とかなりのホモロジーを示す(Shapiro & 5enapathy、 前出)。したかって、直接的な証拠はないものの、これはスプライス部位である 可能性が高いものと思われる。ヒl−プレープロGDNFを含有するオーブンリ ーディングフレームは、イニンエータ−ATGの上流少なくとも27塩基対延長 される。上記の好ましい実施態様の詳細の説明に述へたように、(:j加的な上 流アミノ酸を含量■する他の型のブレープロGDNFか産生ずる可能性もある。
これらの型もプロセッシングを受けて、精製され配列決定されている成熟GDN F (例1参照)を産生するものと思われる。
ここでまた例2Cに示したヌクレオチド配列はヒトブレープロGDNFの全コー ト配列を含在し、これは、呻乳動物細胞中で効果的に発現され(例5参照)活性 ラッ1−GDNFを生したラットブレープロGDNFと広範なホモロノーを示す 。
例3 実験的パーキンソニズムの防止のためのGDNFの使用この例はサルにニ ューロトキシン、MPTP(+−メチル−4−フェニル−1゜2、3.6−チト ラヒトロービリジン)を適当に投与することによる実験的パーキン′ノニズムの 作成方法を記述する。また、MPTPに暴露された動物にパーキンソニズムの発 症を緩和するためにGDNFを投与する方法を記載する。
した浸透圧ミニポンプ(Alzet 2002)に接続する。ミニポンプは様々 な濃度でのGDNFまたは陰性対照としてその希釈剤を含有する。ポンプは14 日間0.5μm/hを送達する。カニユーレ−ポンプ移植2日後、サル(Ceb us apella)の右頚動脈内に0.6mg/kgのMPTPを注射する。
最初の移植から6週後に動物を食塩水で潅流し、脳をす早く摘出する。脳を氷上 て離断し、尾状核および被殻から組織のパンチを採取する。点質は固定液中に置 く。尾状核−被殻組織はHPLC−ECによって1・−パミンを分析し、点質は チロシンヒトロキンラーゼ(TH)免疫反応性の分析のために処理する。
B、GDNFの効果、このサルのモデルで、黒質ドーパミン作動性神経細胞およ びそれらの尾状咳/被殻への軸索投射の変性は、実験的パーキンソニズムを生し る。GDNFかこのニューロンの変性を防止し、またその重篤間を減弱させるこ とを示すいくつかの実験的事実かある。たとえば、GDNFは点質におけるTH 陽性神経細胞体の喪失を防止する。これは、MPTPの毒性作用からのGDNF による点質l・−パミン作動性神経細胞の救命を指示している。GDNFはまた 、尾状咳/被殻におけるTH陽性線維の喪失を防止する。これは、MPTPの毒 性作用からのGDNFによる点質ドーパミン作動性ニューロンの軸索投射の救済 を指示している。GDNFはまた、尾状核/被殻におけるドーパミン含量の低下 を防止する。これは、MPTPの毒性作用からのGDNFによる、点質ドーパミ ン作動性ニューロンから尾状核/被殻に至る軸索およびそれらのドーパミン含量 の救済を指示するものである。
例4:GDNFの生物学的活性および考えられる臨床的適用精製されたGDNF は、例1に示されたように、強化培地および特定培地の両者において、培養胚中 脳神経細胞中に存在するドーパミン作動性ニューロンによるドーパミンの取り込 みを増大させる。これは、GDNFかこれらのドーパミン作動性神経細胞に対し て神経栄養因子であることを指示する。この点てGDNFはパーキンソン病で起 こるこれらのニューロンの変性の処置に有用であることか明らかである。さらに 、GDNFは脳の他のドーパミン作動性ニューロンの不適切な機能の処置に有用 であることか明らかである。このような不適切な機能は精神分裂病や神経遮断剤 による処置を必要とする他の疾患で起こる。
A 精製GDNFは培養副交感神経および交感神経細胞の生残を促進する1、ニ ューロンの生残のアッセイ 材料 3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテ]・ラ ゾリウムブロミド(MTT)はSigma Chemical Co、、 St 、Louis、 Missouriから入手した。給液ウシ血清はHyclon e Laboratories、 Logan、 Utahから購入した。培養 培地および塩溶液はIrvine 5cient汀ic、 5anta Ana 、 Ca1iforniaから入手した。培養皿はCo5tar、 Cambr idge、 Massachusettsから入手した。生産用病原体フリーの 受精トリ胚卵は5pafas、 Roanoke、1llinoisから入手し た。
アッセイ 初代ヒナ胚毛探体神経節および交感神経神経節の培養体は、既報(Collin s1978 Develop、Biol、 65:50: Manthrope  ら、 1986 Develop、Brain、Res、 Q5:191) のようにして調製した。略述すれは、毛様体または交感神経神経節は、加湿雰囲 気中38°Cてそれぞれ8および10日間インキュへ−1−した受精、病原体フ リーの鶏卵から摘出した。神経節は、最初、2価陽イオンを含まない、IOmM HEPES緩衝液pH7,2含有ハンクスの平衡塩溶液に37°Cで10分間暴 露し、ついで上述のように改変したハンクスの平衡塩溶液中0.125%バクト ドリブシン(Difco。
Detroit、 Michigan)I:250の溶液に37゛Cて12分間 暴露して化学的に解離させた。
トリブノン処理は、給液ウシ血清を最終濃度10%になるように添加して停止さ せた。
この処理後に、神経節を、重炭酸塩を含まず、10%胎仔給液血清およびIOm MHEPES緩衝液pH7,2を含有するダルベツコの高グルコース改良イーグ ル培地からなる溶液に移し、ガラスパスツールピペットの開口部を炎で処理して 狭くしてピペットを満たすのに2秒かかるようにしたピペットに約10回通して 粉砕させて機械的に解離させた。
解離した神経節をついで、直径100ninの組織培養皿(皿あたり40個の解 離神経節)を用い、培養培地(10%胎仔給液つ清、4mMグルタミン、60m g几ペニシリンG、25mMHE P E S緩衝液pH7,2を補充したダル ベツコの改良イーグル培地)中で3時間平板培養した。このプレブレーティング は、皿に付着する非神経細胞を、皿に付着しない神経細胞から分離するために行 った。3時間後に、非付着神経細胞を遠心分離によって集め、培養培地に再懸濁 し、96ウ工ルマイクロタイター組織培養プレートの半分の領域に、各ウェルに 1500の神経細胞の密度で、各ウェルあたり50μIをブレーティングした。
マイクロタイターウェルは予め、10 mMホウ酸ナトリウム、pH8,4中ボ 1几−オルニチンのI mg/ml溶液に4°Cで一夜暴露し、蒸留水て洗浄し 、風乾した。
神経栄養活性を検定すべきサンプルの希釈系列lOμIを各ウェルに添加し、培 養皿を7.5%C02含存加湿雰囲気中37°Cて20時間インキュベートした 。毛様体では1844時間、交感神経節では40時間後に、重炭酸塩を含まず、 IOmMHEPES、pH7,2を含有するダルベツコの高グルコース改良イー グル培地中テトラゾリウム染料MTTの1.5mg/ml溶液ウェルあた引5μ mを加え、培養液を37°Cのインキュヘーター中に4時装置いた。ついで、イ ソプロパツールILあたI月2M MCIを6.7mlの溶液75μmを加えて 、各ウェルの内容物を30回磨砕して細胞を破壊し、染料を懸濁させた。各ウェ ルについて、570μmの吸収を690μmの標準値に対して自動マイクロタイ タープレートリーダー(Dynatech、Chantilly。
Virginia)を用いて測定した。神経栄養剤を添加しなかったウェル(陰 性対照)の吸収をサンプル含有ウェルの吸収から差し引いた。得られた吸収は各 ウェル中の、染料を還元できる神経細胞として定義される、生存細胞数に比例す る。神経栄養活性の栄養単位数は、神経細胞の最大生残の50%を与える希釈度 の逆数と定義された。非活性は栄養単位数をサンプル中の存在する蛋白質量で徐 してめられた。
結果 図15に例示されるように、精製されたGDNFは、トリ胚毛様体神経節からの 培養副交感神経細胞の生残を促進する。図16に例示されるように、精製GDN Fは、トリ胚交感神経鎖神経節からの培養交感神経細胞の生残を促進する。
これらの結果は、GDNFか副交感神経および交感神経ニューロンの生残因子と して作用することを示している。この点で、それは様々な形聾ての自律(すなわ ち、副交感神経および交感神経)神経系に対する神経障害の処置に有用性が考え られる。このような障害は、代謝状態、たとえば糖尿病または腎機能不全から起 こる。このような障害はまた、患者を様々な化学療法剤、たとえは癌化学療法剤 、シスプラチンおよびビンクリスチン、またはエイズ化学療法剤、ddlおよび ddCて処置する場合に起こる。このような障害はまた、遺伝的条件たとえば自 律神経症によって起こりうる。このような障害はまた、外傷によっても起こる。
全GDNF:I−ト配列か含まれるpBluescript 5K−76、1の 約1.5kb SmaIフラグメントを、5V40T抗原を発現する細胞たとえ ばCO8細胞中のクローン化遺伝子の一過性発現のために設計されたプラスミド ベクターpSG5 (Greenら、1988 Nucl、Ac1ds Res 、 16:369)中にサブクローン化した。
GDNFcDNAのDNA配列(図13)(配列番号3)および制限エンドヌク レアーゼマッピングによって、ベクターのポリリンカー中に位置するSma1部 位(cDNAクローンの5′末端の+8bp5’ )と成熟GDNFのコード配 列末端に約800bp 3’ のcDNAクローン内に位置するSma1部位で 描出される5ffIaIフラグメントか同定された。このSmalフラグメント は、以下のようにして、pSGS中にクローン化された。すなわち、精製psc sプラスミドDNA(Sjrat、agene)をEC0RIて消化し、ウシ腸 アルカリホスファターゼ((jAP。
Promega)て販売業者のプロトコールに従って処理した。ついてベクター を電気泳動に付しアガロースゲルから溶出した。精製pBluescript  5K−76、1プラスミドDNAをEC0RIメチラーゼでメチル化し、Sma Iて消化し、例2Aに記載のEco[rリンカ−分子とリアー1−シた。Eco RI消化してアガロース電気泳動に付したのち、問題の約1.5kb SmaT フラグメンl−にの時はEcoRIメチル化され、リンカ−に結合している)か 溶出し、EcoRI消化、ホスファターゼ処理pscsヘクターにリゲー1へし た。リゲーソヨン生成物を用い、CaCl2法(Maniatisら、前出)に よってコンピーテントな大腸菌XLI−BlueをトランスフォーI、した。ア ンピシリン抵抗性トランスフォーマントを選択し、組換えプラスミドを制限エン I・ヌクレアーゼ消化およびアガロースゲル電気泳動によって分析した。Eco RIによる消化により、大部分のトランスフォーマントか所望の挿入体をもつプ ラスミドを含有することか指示された。BamHIによる消化で、ベクター中に 存在するSV40プロモーターに対するクローン化GDNFの方向性か確認され た(Ba++++41部位は図13の配列における位置15に存在する)。両方 の方向性か得られた。
さらに分析のため2つのトランスフォーマント遺伝了遺伝子の発現に適切な方向 で持ち、SV40プロモーターてRNA転写か開始されるpSG5: : rG DNF−7と命名されたプラスミドを含有し、一方、第2のものはGDNF遺伝 子を逆の方向に持ち、SV40プロモーターにおける開始によ、ってGDNFは 発現しないpSG5: : rGDNF−4と命名されたプラスミドを含存する 。これらの両ブラスミ1−の精製されたプレバレーノヨンをCsCl密度勾配遠 心分離によって調製し、CoS細胞での発現実験に使用した。
B.GDNFのCOS−7細胞中ての発現これらの構築体からのプラスミドDN Aは、アルカリ溶解法ついでCsCl密度遠心分離により調製した(Mania tisら.前出)。このDNAをSompayrac &Dannaの方法(1 981 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78ニア575−7 578)によってCOS−7細胞にトランスフェクトした。対照として、均等な 培養CoS細胞を、GDNF挿入体を逆方向に含存し、GDNF蛋白質は発現さ れないプラスミドベクターDNAでトランスフェクトした。100mの培養皿あ たり30μgのりボッエフチンおよび0.3〜1μgのプラスミドDNAを使用 した。
24時間トランスフェクトしたのち、培地を吸引して除去し、OptiMEM± 3%FCSて置換した。培養液は48時間インキュベートシて、以下のように収 穫した。
a)培地(調整培地もしくはCM)を吸引して一80°Cに保存した。
b)細胞ローンに5mlのPBS+2.5mMEDTAを加え、5℃に30分保 持し、ついて細胞を皿からピペツI・て取り出し、+000 X gで5分間遠 心分離した。上清を除去し、細胞ペレットを一80°Cに保存した。
CMをCentricon 10コンセントレータ−で30倍に濃縮し、生物活 性を検定下。
細胞ペレットを500μl (7)lomMEDTA,pH7.0 +1mMベ ンザミジン、100μMPMSFS 1 mMε−アミノ−N−カプロン酸中て 超音波処理した。細胞ライセードを14.000Xgで5分間遠心分離し、上清 について生物活性を検定した。
C 発現GDNFのバイオアッセイ GDNF−発現プラスミドおよび対照プラスミド(GDNFコート配列を正しく ない方向で存する)でトランスフェクトされたCoS細胞がらの細胞ライゼート および培養培地について、培養中脳ニューロン中へのドーパミンの取り込みの増 大能(例1参興)ならびに交感神経節ニューロンの生残の増大能(例4参照)の 両者を検定した。GDNFに期待されるように、CoS細胞培養培地(図17) および細胞ライゼート(データは示していない)はドーパミンの取り込みを上昇 させた。図18に示すように、CoS細胞培養培地および細胞ライゼートは、交 感神経鎖ニューロンの生残を、GDNFに期待されるように、上昇させた。
これらの結果は、動物細胞におけるGDNFii伝子の発現により、精製された GDNFに証明された生物学的活性をもつ蛋白質の産生を生しることが明らかに 指示される。
ヒトGDNF遺伝子の配列1青tri!(例2C)を用いて、合成才リゴヌクレ 才チドPD3およびPD4を、ヒトGDNF遺伝rの増幅および大腸菌内でのプ ラスミド発現ベクターからのその発現のためのプライマーどして作成した。オリ ゴヌクレオチドPD3(配列番号21)およびPD4 (配列番号22)の配列 は:P D 3 : 5 ’ CGCGGATCCAATAAGGAGGAAA MAAATGTCACCAGATAAACAAAT 3 ’PD4:5°CGC GGTACCCAGTCTCTGGAGCCGGA 3′である。
オリゴヌクレオチドPD3は46ヌクレオチド長である。3′末端の17ヌクレ オチドは成熟蛋白質のN−末端をコードする領域のヒI−GDNF遺伝子に完全 に一致している。これらの17ヌクレオチドの前には翻訳開始コドン、ATGが あり、したかって成熟ヒトGDNFの合成は大腸菌内で正しいアミノ酸で開始さ れることになる。他のヌクレオチドは大腸菌内での良好な発現に必要とみなされ る他のシグナルならびにGDNF発現プラスミドの構築に必要なりamHIエン ドヌクレアーゼ制限部位を与えるように設計された。
オリゴヌクレオチドPD4は26ヌクレオチド長である。3°末端における17 ヌクレオチドはヒトGDNF遺伝子の停止コドンの3゛の17ヌクレオチドに完 全に一致している。このオリゴヌクレオチドもGDNF発現プラスミドの構築の ために、Kpnl制限エントヌクレアーゼ部位の再構築に必要な配列を提供する 。
ヒトGDNFの増幅のための反応条件は次の通りである。すなわち、総反応容量 は100μl とし、lngのヒトGDNF遺伝子含有λDNAクローン、PD 3およびPD4をそれぞれ20ピコモル、20 mM Tris(ICI pH 8,8、10mM KCI、6mM (NH4)2 So、 、1.5mMMg CI2、および0.1%Trjton X−100を含有させた。反応混合物を 95°Cに5分間加熱し、44°Cに冷却し、2単位のPfuDNAポリメラー ゼ(Stratagene)を添加した。反応は、72°C1,5分、95℃1 分、44℃1.5分の30サイクルによって構成した。反応終了iL M g  CI tを最終濃度がl0mMになるように加えた。5単位のDNAポリメラー ゼI大(クレノー)フラグメント(Promega)を加え、反応混合物を37 °Cて10分間インキュベートした。ついて、10μl (7)3MNaAcお よび220IJl c7)Et 01−1を加えて、溶液を12.000Xgで 15分間遠心分離してDNAを沈殿させた。沈殿したDNAを100μIの50 mMTris−HCI(pH8)、 50mMNaC1、l0mMMgC1z、 20単位のBamHIおよび2゜単位のKpnlに再懸濁した。正しいサイズの DNAフラグメントは、アガロースゲルを通した電気泳動によって同定し、Ul  trafree−MCフィルターユニット(Millipore)を用いて精 製した。このフラグメントを大腸菌発現ベクターpT3XI−2(以下に説明) 中にリゲートした。リゲーンヨン条件は次の通りである。
すなわち、総反応容量は5μmとし、KpnlおよびBamHIにより線状化し た1゜ngのpT3 Xl−2DNA、上述のヒトGDNFDNA:7ラグメン ト5ng、50mMTris−HCI flH7,6,10mMM g CI  2、ImMATP、1mMDTT、5%ポリエチレングリコール−8000、お よび1単位の74DNAリガーゼ(Bethesda Re5earchLab oratories)を含有させた。反応混合物は14°Cで2時間インキュベ ートした。
ベクターpT3 X12は以下の方法で構築した。この構築のための出発プラス ミドは、プラスミドpKK223−3 (Brosius & Ho1y、 1 984)で、Pharmaciaから購入した。プラスミドpKK223−3は テトラサイクリン抵抗性の部分遺伝子を有する。この非機能遺伝子をプラスミl ’pBR322がもつ完全なテトラサイクリン抵抗性遺伝子で置換した。プラス ミドpKK223−3を5phlで完全に、BamHIで部分的に消化させた。
4.4キロヘース対フラグメントをゲル精製し、合成アダプター(配列番号25 ° GATCTAGAATrGTCATGmGACAGCTTATCAT 3  ’3 ’ ATCTTAACAGTACAAACTGTCGAATAGTAGC 5′Bglil C1al およびpBR322(PL Biochemicals、 27−4891−0 1)のテトラサイクリン抵抗性遺伝子のCIaL 5phI消化からのDNAの 539塩基対フラグメントと混合する。得られたプラスミドはpcJl と命名 された。
次に、New England Biolabsから購入したXholをプラス ミドpCJIのPvu■部位に挿入してプラスミドpCJX−1を形成させた。
この挿入により、プラスミドのコピー数を制御するrop遺伝子か破壊される。
次に、Iac I遺伝子を含有するEcoRIフラグメントをプラスミドρMC 9(Calosら、1983)から精製し、Xho I −EcoRIアダプタ ーとともにXhoI部位に挿入した。プラスミドpKK223−3中のポリリン カー領域を次にEcoRIおよびPst Iで切断してイ1加的な部位を含有す るポリリンカー(配列番号24)・5’ AATrCCCGGG TACCAG ATCT GAGCTCACTA GTCTGCA 3’3° GGGCCCA TGGTCTAGA CTCGAGTGAT CAG 5’で置換した。こうし て得られたプラスミドベクターは CJXIと命名される。
Jti&+こ、テトラサイクリン抵抗性遺伝子を、制限酵素HindlI[、B amHI、およびSai Tの認識部位を有する類似の遺伝子で置換し、重亜硫 酸塩突然変異誘発によって破壊した。以下の操作を用いてpBR322のテトラ サイクリン抵抗性遺伝子を変異させた。すなわち、プラスミドpBR322をH ind mて切断し、ついて重亜硫酸ナトリウムて突然変異を誘発した(Sho rjle & Botstein、 1985) o突然変異誘発DNAをリゲ ートして環状DNAを形成させ、ついてHind mて切断して突然変異誘発を 逃れたプラスミドを線状化した。大腸菌J MI09(Yanisch−Per ronら、1985)。テトラサイクリン抵抗性プラスミドを単離し、テトラサ イクリン抵抗性遺伝子中のHind m部位の喪失をチェックした。突然変異か 成功したプラスミドはpTI と命名した。類似の操作によってpTI中のBa mHI部位の突然変異誘発を行い、プラスミドpT2か得られた。続いて、プラ スミドpT2に突然変異を誘発してSal 1部位を除去してプラスミドpT3 を形成させた。変異したテトラサイクリン抵抗性遺伝子を持つpT3のC1al −3tyIフラグメントを単離し、これを用いてpcJXllの相同のフラグメ ントを置換し、pT3 Xl−2を形成させた。変異したテトラサイクリン抵抗 性遺伝子はなお機能性蛋白質をコードしている。Iacプロモーター領域の下流 に、大腸菌ての発現のための遺伝子のクローニングに47用な、とくにBamH IおよびKpnl制限部位を含有するポリリンカーを導入した。
ベクターをヒト成熟GDNF構築体と2時間リゲーンヨンさせたのち、反応混合 物2μlを用いて、Epicurian Co115URE”スーパーコンピー テント大腸菌細胞(Stratagene)を製造業者の説明書に従ってトラン スフオームした。組換えプラスミドの一つのDNA配列か例2Bに記載のように して決定された。配列から、このプラスミドは成熟しトGDNFをコードするヒ l−GDMF遺伝子の完全なコート配列を含有することか確認された。
B 大腸菌におけるヒトGDNFの発現ヒトGDNFをコードするDNA配列を 含有する組換えプラスミドをJMI07のTI抵抗性変異体である、大M株JM 107φrMCBOOO5(Yanisch−Perronら、1985)に、 Sambrookら(+989)に記載のCaCIz法を用いてトランスフオー ムした。リコンビナントの一つを50m1のLB培地(Sambrookら)中 、 loOμg/mlのアンピシリン(Sigma)と、37°Cで一夜振盪し ながら増殖させた。翌日、100μg/mlのアンピシリンを含むLB培地中に lニア0に希釈し、37°Cて振盪しながら5時間増殖させた。20m1の細胞 を8.000 Xgで10分間遠心分離して収穫した。ペレットを4mlのl0 mM EDTA pH7,4に再懸濁した。細胞をフレンチプレスセル(SLM  Instruments)を用いて18.000ps igで破壊した。ライ ゼートを12.000Xg、4°Cで15分間遠心分離した。ベレットをlom MEDT八に再懸濁した。発酵は37°Cまたは30°Cよりも42°Cて行わ せる方か比較的に多くのGDNFが蓄積することか見出されている。
例6Aに記載の組換えプラスミドを用いて(ヒト成熟GDNFのコード配列を発 現ベクターpT3 X[2にクローン化)大腸菌内で高レベルのGDNF発現を 達成する現時点て好ましい方法は、次の通りである。IOLの発酵につき500 m1の接種材料を15μg/mlテトラザイクリン含有LB培地(pH7)中、 2Lの邪魔板振盪フラスコを用い、37”Cて、光学密度(Also)が2〜3 になるまで増殖させる。
この培養液は、12g/Iのトリプトン、24g/lの酵母エキス、25g/I のグリセロール、 1.3g/lのに4 HPO4,0,4g/lのKH2PO 4、O,1ml/IのMacol19:GE60の4・l混合物、および15m g/lのテトラサイクリン塩酸塩を含有する増殖培地10Lの接種に使用した。
この培養体は42°Cて約12〜18時間、光学密度約12〜20(A6.。) まで増殖させた。発酵液のpHは7.0に維持し、溶解酸素は30%飽和に保持 した。発酵後、培養液を4℃に冷却し、遠心分離で細胞を収穫した。
上述のプラスミドからのヒトGDNFの製造はこの大腸菌株に特異的ではなく、 任意の適当な株て製造できる。このプラスミドは2つの他の大腸菌株、JMI0 8CYanisch Perronら、+985)および5URE” (Str atagene)にトランスフオームされた。これらの株のいずれにも、正しい 分子量の新しい蛋白バンドか、ポリアクリルアミドゲルを通した電気泳動後のク ーマツシーブルー染色によって可視化された。
再懸濁物質のアリコートをポリアクリルアミドゲルを通した電気泳動に付した。
ゲルをクーマッンーブルーで染色した。GDNFに期待される分子量(+5,0 00ダル1〜ン)の部分は、組換えヒ1−GDNFプラスミドを含有する培養体 の場合にのみ(γ在し、ベクターpT3 X ■−2のみを含む培養体では認め られなかった。回収された蛋白質は標準アミノ末端配列決定操作に付し、この蛋 白質の最初のnのアミノ酸は図19に示したヒトGDNFのアミノ酸配列と同一 であり、ヒトGDNFか大腸菌内て正しく発現されることが確認された。
F)を、酵母エキス(#0127−01 Difco Laboratorie s、Detroit、!Jl)およびトリプトン(#0123−05 Difc o Laboratories、 Detroit、MI)ベースの複合培地[ 24g几酵母エキス、12g几トリプトン、5gルグリセロール、1.3g几( 7)K2 HPO4,0,4gルのKH2P O4,0,1ml九のMacol  19:GE60(4:I)、15mg/Lのテトラサイクリンコ中、IPTG 誘導を行わないで、37°Cで定常状態まで増殖させた。細胞をJA100−タ ー中16.000Xg、4°Cて20分間遠心分離し、細胞ペーストを一2o″ Cて保rγしlこ。
細胞は以下のように処理した。5mgの細胞ペーストを、氷上、OCIInst rumentsホモジナイサーを用いて、40m1のIOmMEDTAS pH 7,0によりホモジナイズした。スラリーを20.000ps iで3回フレン チプレスによって処理し、ついてJA20ローターにより30.000 X g 、4°Cて10分間遠心分離した。上清を捨て、ペレットを上述のようにして、 ホモジナイズおよび遠心分離した。−態様においては、再抽出からのペレットを 40m1の25mM Tris、 pH7,4でホモジナイズし、上述のように 遠心分離して、上清を捨てた。ペレットを8Mの尿素を含有する20m1の50  mM TriS 、pH8,0で、30mMの2−メルカプトエタノールを加 えてまたは加えないでホモジナイズし、上述のように遠心分離し、上清は残して おいた。上清はTUエキスと呼ぶ。好ましい実施態様においては、ペレットをI mM EDTA、1%NP−40を含む40m1のl0mM Tris、 pH 8,0でホモジナイズし、上述のように遠心分離して、上清を捨てた。ペレット を以下のようにスルホニル化して可溶化した。すまわち、ペレットを8M尿素、 100mM亜硫酸ナトリウムおよび10mMテトラチオン酸ナトリウムを含有す る25m1の20mMリン酸ナトリウム、pH7,4にホモジナイズした。スル ホニル化は4°Cで撹拌しながら一夜進行させ、ついで 16.000Xg、4 °Cて10分間遠心分離して溶液を澄明化した。
リフォールディング前のTUエキスの部分精製:TUエキスをS−セファロース ファストフロー樹脂(Pharmacia)上イオン交換クロマ]・グラフィー により精製した。カラムは、8Mの尿素および30mMの2−メルカプトエタノ ールを含有する25 mM Tris 、pH7,4(緩衝液A)で平衡化し、 室温で流した。サンプルを負荷したのち緩衝液Aで光学密度かベースラインにな るまで洗浄し、カラムを1分間に10%カラム容量の速度で、緩衝液A1ならび に8M尿素、500mMN a Clおよび30mMの2−メルカプトエタノー ルを含有する100mM Tris 、pH9,0(緩衝液B)それぞれ5カラ ム容量によって溶出した。カラム分画は280nmでモニタリングし、5DS− PAGEによって分析した。GDNFは主要蛋白ピークとして60〜70%勾配 で溶出した。GDNFに富む分画をリフォールディングのためにブはQ−セファ ロースファストフロー樹脂(Pharmacia)上イオン交換クロマトグラフ ィーによって部分精製した。カラムは4Mの尿素含有10mM Tris 、p H8,0(緩衝液A)で平衡化し、この液を4℃で流した。サンプルを負荷した のち緩衝液Aで光学密度かベースラインになるまで洗浄し、カラムを1分間に5 %カラム容量の速度で、緩衝液A1ならびに4M尿素および500mMN a  Clを含むlOmMTrisSpH8,0(緩衝液B)それぞれ5カラム容量で 溶出した。カラム分画は280nmてモニタリングして、5DS−PAGEによ って分析した。GDNFは主要蛋白ピークとして50%の勾配で溶出した。GD NFに富む分画をリフォールディングのためにプールした。
部分精製TU抽出物のりフォールディング、上述の部分精製GDNFを次のよう にしてリフォールディングした。すなわち、GDNF約1m約1mg合含有する プールしたカラム溶出液4mlに、ジチオスレイト−ルを5mMになるように加 えた。
試験管に栓をして空気を追い出し、25°Cl:15分間保持した。次に、酸化 されたグルタチオンニナ1〜リウム塩を15mMになるように加え、空気を1ノ 1除できるように再び栓をして、25°Cに15分間保持した。この溶液をつい て14容量のりフォールディング緩衝液(4M尿素、5%ポリエチレングリコー ル300、および2mMシスティンを含む100mMNazHPO4、IOmM −r−タノールアミン、pH8,3)で希釈し、アルゴン下5℃に3日間保持し た。
部分精製スルホニル化抽出物のりフォールディング、上述のようにして部分精製 したGDNFを次のようにしてリフォールディングした。すなわち、GDNF約 3m約3mg合含有するプールしたカラム溶出液を19容のりフォールディング 緩衝液(4M尿素、5%ポリエチレングリコール300、および3mMシスティ ンを含む100mM N a 2 HP Ot、pH8,3)で希釈し、アルゴ ン下5°Cに3日間保持した。
リフォールディングC;DNFの5DS−PAGEによる分析:前もって還元剤 にi露することなく細菌から抽出したGDNFは5DS−PAGE上をモノマー どして、分子量標準蛋白質の移動と比較して約16kDの見掛けの分子量で移動 する。ダイマーの−にはGDNFは検出されない。抽出時または5DS−PAG Eの直前ただしりフォールディングの前に還元剤(30〜150mM 2−メル カプトエタノール)に暴露されたGDNFは、非還元細菌性蛋白質と識別できな い位置に、見掛けの分子量約+6kDて移動する(図26、レーン6および+3 )。これは、細菌細胞から製造されたGDNFはりフォールディングの前には三 量化しないことを示している。
上述のりフォールディング後には、細菌て産生された組換えGDNFの大部分は 、5DS−PAGE上を明らかなダイマーとして、約+6kDて移動する(図2 6、レーン2)。リフォールディングし?こGDNFを5DS−PAGEの前+ :150mM2−メルカプトエタノールで還元すると、再びモノマーの位置、約 +6kDで移動する(図23、レーン5)。これらの結果は、GDNFのりフォ ールディングでは蛋白質かノスルフィ1〜結合ダイマーになることを示している 。リフォールディングしたGDNFの5DS−PAGEは還元か起こることなく 進行した。ゲルを長さ方向にスライスし、そのスライスについて交感神経神経節 ニューロン生残アッセイ(下記参照)ての生物活性を検定した。
S−セファロースまたはQ−セファロースクロマトグラフィーで部分精製された GDNFは、リフォールディング前には、以下に示すようにして実施したRP− HPLCにおいて、保持時間約21分で移動した。GDNFのりフォールディン グ後には、同じ条件下で、保持時間は約15分て移動した。GDNFのりフォー ルディングか成功した場合には、保持時間のソフトか期待される。蛋白質のりフ ォールディング後にRP−HPLCの保持時間にシフトか観察されることは多い 。
これらのサンプルのRP−HPLCを以下のように実施した。流速:1ml/分 、0、46x25cmC−4カラムを次のように展開した。溶媒A=氷水中、1 %!・リフルオロ酢酸(TFA)、溶媒B−アセトニトリル中0.1%TFA; 0.5〜1.5分、Bを5%から25%に増加させる、1.5〜31.5分、B を25%から55%に増加させる。
リフォールディングしたGDNFのバイオアッセイによる分析:リフォールディ ングしたGDNFを、トリ胚(EIO)交感神経神経節ニューロン生残バイオア ッセイ(例4A)およびラット胚(E16)中脳培養体ドーパミン取り込みバイ オアッセイ(例IB)の両者でバイオアッセイした。リフォールディングの前に 、30mM 2−メルカプトエタノールに暴露し、上述のようにS−セファロー スまたはQ−セファロースクロマトグラフィーで精製したGDNFは、中脳培養 体ドーパミン取り込みアッセイにおいて検知可能な生物活性を示さず、交感神経 ニューロン生残バイオアッセイにおいて著しく低い生物活性を示した。S−セフ ァロースクロマトグラフィーに付した物質の交感神経ニューロン生残バイオアッ セイでの見掛けのED、。は約lμg/mlであり、これはりフォールディング rhGDNFの場合(下記参照)より約333倍低かった。Q−セファロースク ロマトグラフィーに付した物質では、交感神経ニューロン生残バイオアッセイで の見掛けのED、。は約3μg/mlであり、これはりフォールディングrhG DNFの場合(下記参照)より約100倍低かった。リフォールディング後には 、GDNFは、2−メルカプ1〜エタノールに暴露してもしないても、両アッセ イで、明らかに完全な活性を示した(図27〜28)。この結果は、GDNFか りフォールディングによって生物活性を獲1辱し、またリフォールディング前の 低い生物活性またはその喪失は2−メルカプトエタノールへの暴露によるもので はないことを示している。
これらのバイオアッセイにおけるリフォールディングした組換えヒトGDNF( rhGDNF)のED、。は、B49細胞調整培地から精製さ第1たラットGD NF番二ついて前に観察された値と類似している。交感神経ニューロン生残バイ オアッセイにおけるrhGDNFのEDT、は約3 ng/mlて(図27)、 ラットGDNFのED、。は約5 ng/mlであった。中脳培養体ドーパミン 取り込みアッセイにおいては、rhGDNFのEDI。は、約3011g/ml で(図28)、ラットGDNFては約50pg/mlてあった。これらの結果は 、rhGDNFの実質的な部分が効果的にリフォールディングされて、完全に生 物学的に活性であることを指示している。
例7.GDNFに対する抗体の製造および単離rhGDNFに対する抗体は以下 の操作によって発生させた。この操作には、特定のアジュバント、免疫処置プロ トコールおよび動物種が使用されているが、これらは限定的なものではない。ま た、GDNFに対する抗体は、以下の操作に示すようにリフォールディング、ネ イティブ蛋白もしくは変性、不活性蛋白、またはヒ1〜もしくは池の動物種から のGDNF配列の連続したペプチドを用いて産生させることかてきる。
モノクローナル抗体は多くの標準操作の一つによって発生させることかできる( Antibodies、a 1aboratory manual; Co1d  Spring Harbor Laboratory P988 [SBN 087969−314−2 Ed Harlow & David  Lane編参照)。略述すれば、通常モノクローナル抗体を発生させる操作には 、それらに限定されるものではないが、適当な動物の免疫処置および免疫処置プ ロトコールに対するこれらの動物の抗体応答のモニタリング、1もしくは2以上 の動物のたとえばリンパ系臓器からの抗体産生細胞の単離、これらの細胞の適当 な細胞たとえは骨髄腫細胞との融合による抗体分圧・不死化細胞であるバイブ「 月・−マの製造、所望のモノクローナル抗体を産生ずる川−細胞クローンか得ら れるまで連続的にハイブリドーマを単離するためのスクリーニングか包含される 。
ウサギでのポリクローナル抗体の産生は次のように行われる。0.005〜0. 25mgのrhGDNFを含有する2mlの滅菌食塩水をRIB+アジュバンl −MPL−TDM−CWSエマルノーzン(RtBl 1mmunochem  Re5earch、 Inc、 )のバイアルに注射し、旋回振盪して製造業者 の説明書により乳化液を形成させる。雌性ニューシーラント白色ウサギに麻酔下 、RIBIによって示唆された免疫処置プロトコールに従って注射した。
1mlのアジュバント抗原乳化液を次のように投与した。
0、30m1皮内 (6部位のそれぞれに0.05m1)0、40m1筋肉内( 各後肢に0.20m1)0.10m1皮下 (頚部) 0.20m1腹腔内 動物には同じプロトコールで4〜6週毎に再び注射をした(ブースター投与)。
最初の注射前および各ブースター投与の10〜14日後に動物から採血し、中和 アッセイまたは標準ELISAによって抗体の産生を試験した。
中和アッセイはラットEI6中脳培養体アッセイを用いて以下のように実施した 。
ウサギ試験血清を、25mMHE P E SでpH7,4に緩衝化し、5 m g/mlのウシ血清アルブミン(BSA5という)を加えたダルベツコの最小必 須培地に希釈した。
ついてこれをアッセイウェル(500μmの組織培養液に希釈した試験血清25 μm)に加え、37°Cて30分間インキュベートした。次にrhGDNFを、 6.32%ga/mlのrhGDNFを含有するBSAS中保存希釈溶液25μ lとして添加し、アッセイ中の最終rhGDNFa度は0.316ogm/ml  とした。8日後に培養体中のドーパミン取り込みを前に記載の操作で測定した 。第2のブースターからの抗血清での結果を中和アッセイにより以下に示す(以 下の表2参照)。
表2 ウサギ番号 抗原 ”Neut、EC5o ’Elisa FCa。
1604 リフオールドrhGDNF 20xlO’ 25xlO22257リ フオールドrhGDNF 12x103 7xlO32506リフオールドrh GDNF 2xlO’ 3xlO’9380 変性rhGDNF 2xlO’  2xlO2” GDNF刺激ドーパミン取り込みの50%中和のための抗血清希 釈”ELISAにおける50%最大(プラトー)シグナルのための抗血清希釈抗 血清もまた、標IELIsAにおいて、以下の操作てGDNF抗体としての力価 を滴定した。マイクロタイタープレート(96ウエル、Nunc Maxiso rp)を50mM炭酸水素すトリウム、pH9,6コーテイング緩衝液中1.0 μg/m1rhGDNFをウェルあたり1o01tl用い、4°Cて一夜コーテ ィングした。プレートをブレー)−洗浄緩衝液(PWB ; 0.5%Twee n20含有リン酸緩衝生理食塩水、pH7,2)で4回洗浄し、ついてウェルあ たり200μmのリン酸緩衡生理食塩水、pH7,2中2%ウノ血清アルブミン により3°Cて2時間ブロックした。プレートを再度PWBて洗浄して、滴定す べき血清サンプルを(2096正常ヤギ血清およびPWB中希釈100μm)を ウェルに加えた。プレートを35°Cて1.5時間インキュベートし、ついて再 び、PWBて洗浄した。アルカリホスファターゼ接合ヤキ抗−ウサギIg G  (Jackson 1mmunochemicals’)をPWB中1:250 0に希釈して各ウェル(100μm)に加え、35°Cて1.5時間インキュベ ートした。プレートを前回と同様にPWBて洗浄した。次に、p−NPP基質( p−ニトロフェニルリン酸二ナトリウノ、 ; Sigrrk1カタロク゛番号 MP389’)を各ウェルに加え(10%ノエタノールアミン、pH9,8中1 .0mg/mlのp−NPP、looμl)を加え、プレートを25゛Cてイン キュベートした。プレートリーダー(Molecular Devices E nax)によって405〜490nmてプレートを読んで発色を追跡した。
抗血清はまた、以下のように、ウェスタンブロッティングによるGDNFの検出 および定量に使用した。トデソル硫酸す]・リウムポリアクリルアミトゲル電気 ン氷動(SDS−PAGE)をU、に、Laemmli (Nature 22 7:680−685.1970) fこよってR>Aに記載された基本操作によ り、12.5%アクリルアミド溶解ゲルおよび4.5%アクリル了ミド粘着ゲル を用いて実施した。ゲル(16x14x0.15cm) ヲ40m ampの一 定電流で3時間電気泳動した。還元/変性のためにはI%SDSおよび150m M2−メルカプトエタノールを含むサンプル緩衝液中でサンプルを+00°Cに lO分nnfm熱した。
ウェスタンプロティングでは、ゲルをついて1mmobi 1on−P膜(Mi lliporeカタ20グ番号IPV)l 15+ 50)上に、25mM T rIsbase 、 192mMグリノン、0,1%SDS、および20%エタ ノール中aom mampの一定電流でトランスプロットし、以下のように処理 した。
l)膜をブロック緩衝液(+50mM NaC1、0,05%Tween20. 4%スキンミルクおよび0.02%すトリウムアット含有10mM Tris、  pH7,4’)中25°Cて1時間穏やかに振盪しなからブロックした。
2)次に、膜を、GDNFに対する希釈−次抗血清を含有するブロック緩衝液中 25°Cて2時間穏やかに振盪しなからインキュへ−1−した。
3)膜をブロック緩衝液中で洗浄した(4〜5分洗浄)。
4)次に、膜を、希釈二次抗体(アルカリホスファターゼ接合アフィニティー精 製ヤギ抗−ウサギIg G ; Cappelカタログ番号59299)を含有 するブロック緩衝液中で、穏やかに振盪しなから25°Cて2時間インキュベー トした。
5)膜をスキンミルクを除いたブロック緩衝液中で洗浄した(4〜5分洗浄)。
6)膜を50m1の現像緩衝液(100mM NaClおよび5mM Mg C 1z含有100mM Tris、 pH9,5)中25°Cて、165μlのN BTおよび83μmのBCIP(Promegaキットカタログ番号P3771 )とともに穏やかに振盪しながら所望の染色か達成されるまで現像した。
例8:GDNFを分泌する膜封入細胞の調製と患者への移植GDNFを分泌する 細胞は、神経障害に罹患している患者に移植するために、半透過性膜の内部に封 入することがてきる。好ましい実施聾様においては、患者はパーキンソン病に罹 患していて、GDNFを分泌する封入細胞はドーパミン作動性細胞体へGDNF を提供てきるように患者の線状体に移植される。
本発明の一実施聾様においては、たとえば上記例5および6において調製され、 説明された、GDNFを分泌するように操作された細胞か、生物適合性の、移植 可能な、回収可能なポリマー挿人体の内部に導入される。挿入体は移植細胞の周 囲の組織内に入ってGDNFを分泌させることができるか、一方、細胞に有害と 考えられる周囲組織からの因子か細胞に接触することを防止するように設計され る。
GDNFを分泌するように操作された細胞は、公開PCT出願W091/+04 25、発明の名称−Cell Capsule Extrusion Syst em−に記載された方法に従って、このような半透過性の膜に封入される。膜に 封入された細胞は標準的な外科操作によって線状体に移植することかできる。
配列表 配列番号・l 配列の長さ 25 配列の堅二アミノ酸 トポロジー、直鎖状 フラグメント!!2 N−末端フラグメント配列 Ser Pro Asp Lys Gln Ala Ala Ala Leu  Pro Arg Arg Glu Arg Asn XaaGin Ala A la Ala Ala Ser Pro Asp Asn配列番号 2 配列の長さ・13 配列の型二アミノ酸 トポロジー:直鎖状 フラグメント型:中間部フラグメント 配列: Asp Xaa lie Leu Lys Asn Leu Gly Arg  Val ArB Arg Leu(XaaはLysまたはGinである)配列番 号 3 配列の長さ 890 配列の型 核酸 鎖の数 一本川 配列の特徴、ラソl−GDMFの核酸配列配列 CCCCCGGGCT GCAGGAATrCGGGG GTCTACGGA  GACCGG ATCCGA GGT GCCGCC54Val Tyr Gl y Asp Arg lle Arg Gly Ala AlaGCCGGA  CGG GACTCT AAG ATG AAG TTA TGG GAT G TCGTG GCT GTCTGC92Ala Gly Arg Asp Se r Lys IJet Lys Leu Trp Asp Val Val A la Vat Cy■ CTG GTG TrG CTG CACACCGCG TCT GCCTTC CCG CTG CCCGCCGGT AAG 140Leu Val Leu  Leu His Thr Ala Ser Ala Phe Pro Leu  Pro Ala Gly LysAGG CTT CTCGM GCG CC CGCCGAA GACCACTCCCTCGGCCACCGCCGC188A rg Leu Leu Glu Ala Pro Ala Glu Asp H is Ser Leu Gly His Arg ArgGTG CCCTrC GCG CTG ACCAGT GACTCCAAT ATG CCCGAA  GAT TAT CCT 236Val Pro Phe Ala Leu T hr Ser Asp Ser Asn Met Pro Glu Asp T yr Pr。
GACCAG TTT GAT GACGTCATG GAT m ATT C AA GCCACCATCAAA AGA 284Asp Gln Phe A sp Asp Val Met Asp Phe Ile Gln Ala T hr Ile Lys ArgCTG AAA AGG TCA CCA GA T AAA CAA GCG GCG GCA CTT CCT CGA AG A GAG@332 Leu Lys Arg Ser Pro Asp Lys Gln Ala  Ala Ala Leu Pro Arg Arg Glu+ 5 10 AGG AACCGG CAA GCTGCA GCT GCCAGCCCA  GAG AAT TCCAGA GGG AAA 380Arg Asn Ar g Gln Ala Ala Ala Ala Ser Pro Glu As n Ser Arg Gly Lys+5 20 25 GGT CGCAGA GGCCAG AGG GGCAAA AAT CGG  GGG TGCGTCTTA ACT GCA 428Gly Arg Ar g Gly Gln Arg Gly Lys Asn Arg Gly Cy s Vat Leu Thr Ala11e His Leu Asn Val  Thr Asp Leu Gly Leu Gly Tyr Glu Thr  Lys GluGAA CTG ATCTTT CGA TAT TGT A GCGGT TCCTGT GAA GCG GCCGAG ACA 524G ly Leu lle Phe Arg Tyr Cys Ser Gly S er Cys Glu Ala Ala Glu ThrATG TACGAC AAA ATA CTA AAA AAT CTG TCT CGA AGT  AGA AGG CTA ACA 5V2 Met Tyr Asp Lys lle Leu Lys Asn Leu  Ser Arg Ser Arg Arg Leu ThrAGT GACAA G GTA GGCCAG GCA TGT TGCAGG CCG GTCG CCTTCGACGAC620Ser Asp Lys Val Gly Gl n Ala Cys Cys Arg Pro Val Ala Phe As p AspGACCTG TCG TTT TTA GACGACAGCCTG  GTT TACCAT ATCCAT AGA AAG 668Asp Le u Ser Phe Leu Asp Asp Ser Leu Val Ty r His lle Leu Arg Lys+10 115 120 125 CAT TCCGCT AAA CGG TGT GGA TGT ATCTG A CCCTGGCTCCAGAGACTGCT 718His Ser Al a Lys Arg Cys Gly Cys lleGTGTATTGCA  TTCCTGCTACACTGCGAAGA AAGGGACCAA GGTT CCCAGG AAATATTTGb778 CCAGAAAGG、A 、AGATAAGGACCAAGAAGGCA GA GGCAGAGG CGGAAGAAGA AGAAGAA`AG 838 、八AGG、=〜CGAAG GCAGCCATCT GTGGGAGCCT  GTAGAAGGACGCCCAGCTACAG 890配列番号 4 配列の長さ 134 配列の型 アミノ酸 鎖の数 一本川 配列 Ser Pro Asp Lys Gin Ala Ala Ala Leu  Pro Arg Arg Glu Arg Asn Argl 5 10 15 Gln Ala Ala Ala Ala Ser Pro Glu Asn  Ser Arg Gly Lys Gly Arg ArgGly Gln A rg Gly Lys Asn Arg Gly Cys Val Leu T hr Ala lie His LeuAsn Val Thr Asp Le u Gly Leu Gly Tyr Glu Thr Lys Glu Gl y Leu [IePhe Arg Tyr Cys Ser Gly Ser  Cys Glu Ala Ala Glu Thr Met Tyr Asp Lys [le Leu Lys Asn Leu Ser Arg Ser  Arg Arg Leu Thr Ser Asp LysVal Gay G ln Ala Cys Cys Arg Pro Vat Ala Phe A sp Asp Asp Leu Ser+00 105 110 Phe Leu Asp Asp Ser Leu Val Tyr His  lle Leu Arg Lys His Ser Ala+15 120 1 25 Lys Arg Cys Gly Cys Ile配列番号 5 配列の長さ 562 配列の型 核酸 鎖の数 一本川 トポロジー・直鎖状 配列の特徴、ヒトGDNFの核酸配列 配列 ATTTTCTCTr TTCTrTrTGA ACAGCA AAT ATG  CCA GAG GAT TAT CCT GAT CAf 53 Asn Met Pro Glu Asp Tyr Pro Asp GlnT TCGAT GAT GTCATG GAT m ATT CAA GCCAC CATT AAA AGA CTG AAA +0IPhe Asp Asp  Val Met Asp Phe lie Gin Ala Thr Ile  Lys Alg Leu LysAGG TCA CCA GAT AAA C AA ATG GCA GTG CTr CCT AGA AGA GAG C GG AAT@149 Arg Ser Pro Asp Lys Gin Met Ala Val  Leu Pro Arg Arg Glu Arg AsnCGG CAG G CT GCA GCT GCCAACCCA GAG AAT TCCAGA  GGA MA GGT CGG 197Arg Gin Ala Ala Al a Ala Asn Pro Glu Asn Ser Arg Gly Ly s Gly ArgAGA GGCCAG AGG GGCAAA AACCG G GGT TGT GTCTTA ACTGCA ATA CAT 245A rg Gly Gln Arg Gly Lys Asn Arg Gly C ys Val Leu Thr Ala lle HisTTA AAT GT CACT GACTTG GGT CTG GGCTAT GAA ACCAA G GAG GAA CTG 293Leu Asn Val Thr Asp  Leu Gly Leu Gly Tyr Glu Thr Lys Glu  Glu LeuATT m AGG TACTGCAGCGGCTCT TG CGATGCA GCT GAG ACA ACG TAC34111e Ph e Arg Tyr Cys Ser Gly Ser Cys Asp Al a Ala Glu Thr Thr TyrGACAAA ATA TTG  AAA AACTTA TCCAGA AAT AGA AGG CTG GT G ACT GAC389Asp Lys lle Leu Lys Asn  Leu Ser Arg Asn Arg Arg Leu Val Ser  AspAAA GTA GGG CAG GCA TGT TGCAGA CC CATCGCCm GAT GAT GACCTG 437TCG m TTA  GAT GAT AACCTG GTr TACCAT ATT CTA A GA AAG CATTCC485Ser Phe Leu Asp Asp  Asn Leu Vat Tyr His l le Leu Arg Lys  I(is S■■ +15 120 125 GCT AAA AGG TGT GGA TGT ATCTGA CTCCG GCTCCAGAGACTGCT GTGTATrGCA T39 Ala Lys Arg Cys Gly Cys lleTrCCTGCTA CAGTGCAAAGA AAG 562配列番号=6 配列の長さ:134 配列の¥ アミノ酸 トポロジー:直鎖状 )配列の特徴、成熟ヒトGDNFの推定アミノ酸配列配列。
Ser Pro Asp Lys Gln Met Ala Val Leu  Pro Arg Arg Glu Arg Asn Argl 5 10 15 Gln Ala Ala Ala Ala Asn Pro Glu Asn  Ser Arg Gly Lys Gly Arg ArgGly Gin A rg Gly Lys Asn Arg Gly Cys Val Leu T hr Ala lle His LeuAsn Val Thr Asp Le uGly LeuGly Tyr Glu Thr Lys GluGIu L eu lie ’Phe Arg Tyr Cys Ser Gly Ser  Cys Asp Ala Ala Glu Thr Thr Tyr AspL ys Ile Leu Lys Asn Leu Ser Arg Asn A rg Arg Leu Val Ser Asp LysVal Gly Gl n Ala Cys Cys Arg Pro lie Ala Phe As p Asp Asp Leu 5ertoo 105 110 Phe Leu Asp Asp Asn Leu Val Tyr His  Lie Leu Arg Lys His Ser Ala115 +20 1 25 Lys Arg Cys Gly Cys lie配列番号 7 配列の長さ、20 配列の型 核酸 鎖の数ニ一本川 トポロジー 直鎖状 配列の特徴 オリゴヌクレオチ1−プローブ配列・ CCNGAYAARCARGCNGCNGC(位1t3.15および18のNは イノシン)配列番号、8 配列の長さ 223 配列の型 核酸 鎖の数 一本川 トボロン−直鎖状 配列の特徴:ヒトGDNFの核酸配列 配列 TTCTCTCCCCCACCTCCCGCCTGCCCGCGCA GGT  GCCGCCGCCGGA CGG GACm 55Gly Ala Ala  Ala Gly Arg Asp PheAAG ATG AAG TTA T GG GAT GTCGTG GCT GTCTGCCTG GTG CTG  CTCCAC103Lys Mej Lys Leu Trp Asp Val  Val Ala Val Cys Leu Vat Leu Leu Hii ■ l 5 10 15 ACCGCG TCCGCCTTCCCG CTG CCCGCCGGT AA G AGG CCT CCCGAG GCG 151Thr Ala Ser  Ala Phe Pro Leu Pro Ala Gly Lys Arg  Pro Pro Glu AlaCCCGCCGAA GACCGCTCCCT CGGCCGCCGCCGCGCG CCCm GCG CTG 199Pro  Ala Glu Asp Arg Ser Leu Gly Arg Arg  Arg Ala Pro Phe Ala LeuAGCAGT GACTG TAAGAACCGTTCC223Ser Ser Asp 配列番号・9 配列の長さ:12 配列の型:核酸 鎖の数、一本川 トボロジー:直鎖状 配列の特徴・リンカ− 配列・ CCCGAATTCG GG 配列番号、10 配列の長さ、7 配列の型 アミノ酸 トポロジー・直鎖状 配列・ Pro Asp Lys Gln Ala Aia Aha配列番号 11 配列の長さ 33 配列の型、核酸 鎖の数 一本川 トポロジー 直鎖状 配列の特徴 pBluescript 5K−76、1からの核酸配列配列 GAG AGG AACCGG CAA GCT GCW GMW G’l’M  WGM CCW配列番号・12 配列の長さ 11 配列の型8アミノ酸 l・ボロジー、直鎖状 配列・ Glu Arg Asn Arg Gln Ala Ala Ala Ala  Ser Pr。
配列番号 I3 配列の長さ 20 配列のヤ、核酸 鎖の数 一本川 トボロジー、直鎖状 配列の特徴二オリゴヌクレオチFDHD−26配列 Alt’RTTYTI’NA RNA〒TRTC(位置9および12のNはイノ シシである)配列番号 14 配列の長さ 7 配列の撃、アミノ酸 トポ0ジー 直鎖状 配列。
Asp Lys lle Leu Lys Asn Leu配列番号 15 配列の長さ I7 配列の型 核酸 鎖の数ニ一本川 l・ボロノー 直鎖状 配列の特徴二オリゴヌクレオチドブライマーPDI配列。
GACGGGACTCTAAGATC 配列番号、16 配列の長さ=20 配列の型、核酸 鎖の数ニ一本川 トポロジー:直鎖状 配列の特徴二オリゴヌクレオチドブライマーDHD23配列: 配列番号 17 配列の長さ 17 配列の型、核酸 鎖の数・一本川 トポロジー 直鎖状 配列の特徴 オリゴヌクレオチドブライマーLF2配列: CGAGACAATG TACGACA配列番号=18 配列の長さ・17 配列の型 核酸 鎖の数、一本川 トポロジー・直鎖状 Q +0 20 30 分画番号 FIG、2 FI G、 3 S345678910S FIG 4 FIG 、ら FIG、7 FIG、9 FIG、I+ LOHc、+Oじ OH 添加GDNF (pM) FIG、20 添加GDNF (p M ) FIG、21 Sac n 5acII Psi T Pst IFIG、23 FIG、24 A、DA取り込み B、セロトニン取り込み ・・ 1 C電(−■°!1 FIG−25 FIG、2G 特表千7−502980 (31) フロントページの続き (51) Int、 C1,6識別記号 庁内整理番号C07K 16/24 (31)優先権主張番号 788,423(32)優先臼 1991年11月6 日(33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 855,413(32)優先臼 1992年3月19 日(33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、SE)、AU 、CA、FI、HU、JP、KR,N01US FI (72)発明者 ドハティー、ダニエル、エイチ。
アメリカ合衆国 80203 コロラド州、ポウルダー、イサ力 ドライブ 7 19 (72)発明者 ライル、ジャック アメリカ合衆国 80308 コロラド州、ボウルダー、ピー、オー、ボックス  17033(72)発明者 ベクテッシュ、スーザンアメリカ合衆国 803 01 コロラド州、ボウルダー、サーチイーフォーセス ストリート 3344

Claims (74)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子。
  2. 2.少なくとも約12.000TU/μgの比活性を有する「請求項1」に記載 の実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子。
  3. 3.B49調整培地の比活性よりも少なくとも約24,000倍大きい比活性を 有する「請求項1」に記載の実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子。
  4. 4.非還元SDS−PAGEで約31〜42kDの分子量を有する「請求項1」 に記載の実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子。
  5. 5.少なくとも約12.000TU/μgの比活性を有するダイマーポリペプチ ド種からなる「請求項4」に記載の実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子 。
  6. 6.還元SDS−PAGEで約20〜23kDの分子量を有する「請求項1」に 記載の実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子。
  7. 7.モノマーポリペプチド配列からなる「請求項6」に記載の実質的に精製され たグリア由来神経栄養因子。
  8. 8.以下のアミノ酸配列【配列があります】からなる「請求項1」に記載の実質 的に精製されたグリア由来神経栄養因子。
  9. 9.図14に示す成熟ラットグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列(配列番号 4)からなる「請求項1」に記載の実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子 。
  10. 10.図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列(配列番号 5)からなる「請求項1」に記載の実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子 。
  11. 11.(a)非還元SDS−PAGEにおいて約31〜42kDの見掛けの分子 量、(b)還元SDS−PAGEにおいて約20〜23kDの見掛けの分子量、 および(c)少なくとも約12,000TU/mgの比活性、によって特徴づけ られる実質的に精製されたグリア由来神経栄養因子。
  12. 12.図14に示す成熟ラットグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列(配列番 号4)からなることによってさらに特徴づけられる「請求項11」に記載の実質 的に精製された蛋白性グリア由来神経栄養因子。
  13. 13.図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列(配列番号 5)からなることによってさらに特徴づけられる「請求項11」に記載の実質的 に精製された蛋白性グリア由来神経栄養因子。
  14. 14.組換えDNA法によって製造される「請求項11」に記載の実質的に精製 されたグリア由来神経栄養因子。
  15. 15.組換えDNA法によって製造される「請求項1」に記載の実質的に精製さ れたグリア由来神経栄養因子。
  16. 16.図14に示す成熟ラットグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列(配列番 号4)からなる「請求項15」に記載の実質的に精製されたグリア由来神経栄養 因子。
  17. 17.図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列(配列番号 5)からなる「請求項15」に記載の実質的に精製されたグリア由来神経栄養因 子。
  18. 18.実質的に精製されたダリア由来神経栄養因子の有効量を医薬用に適した担 体中に含有する医薬組成物。
  19. 19.上記因子は図14に示す成熟ラットグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配 列(配列番号4)からなる「請求項18」に記載の医薬組成物。
  20. 20.上記因子は図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列 (配列番号5)からなる「請求項18」に記載の医薬組成物。
  21. 21.上記因子は組換えDNA法で製造される「請求項18」に記載の医薬組成 物。
  22. 22.上記因子は図14に示す成熟ラットグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配 列(配列番号4)からなる「請求項21」に記載の医薬組成物。
  23. 23.上記因子は図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列 (配列番号5)からなる「請求項21」に記載の医薬組成物。
  24. 24.B49膠芽腫細胞の無血清成育調整培地を調製し、調整培地を濃縮し、濃 縮調整培地に対しヘパリンセファロースクロマトグラフィーを実施し、上記ヘパ リンセファロースクロマトグラフィーから得られた分画に対し迅速蛋白液体クロ マトグラフィーを実施し、上記迅速蛋白液体クロマトグラフィーから得られた分 画に対し逆相高速液体クロマトグラフィーを実施することからなる、実質的に精 製されたグリア由来神経栄養因子を得る方法。
  25. 25.さらに、逆相高速液体クロマトグラフィーによって得られた分画をプレバ ラティプSDS−PAGEに付し、プレパラティプSDS−PAGEによって得 られた分画に対し逆相高速液体クロマトグラフィーを実施することからなる「請 求項24」に記載の方法。
  26. 26.精製され、単離されたグリア由来神経栄養因子をコードする核酸配列。
  27. 27.図13に示す成熟ラットグリア由来神経栄養因子をコードするラット核酸 配列(配列番号3)からなる「請求項26」に記載の核酸配列。
  28. 28.図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子をコードするヒトの核酸配 列(配列番号5)からなる「請求項26」に記載の核酸配列。
  29. 29.プレープロダリア由来神経栄養因子をコードする精製され、単離された核 酸配列。
  30. 30.図13に示すプレープロラットグリア由来神経栄養因子をコードするヒト 核酸配列(配列番号3)からなる「請項28」に記載の核酸配列。
  31. 31.図19(配列番号5)および図22(配列番号8)に示すプレープロヒト グリア由来神経栄養因子をコードするヒト核酸配列からなる「請求項28」に記 載の核酸配列。
  32. 32.成熟ラットグリア由来神経栄養因子をコードする「請求項26」の核酸配 列。
  33. 33.図14に示す成熟ラットダリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列(配列番 号4)をコードする「請求項32」に記載の核酸配列。
  34. 34.成熟ヒトグリア由来神経栄養因子をコードする「請求項26」の核酸配列 。
  35. 35.図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子のアミノ酸配列(配列番号 5)をコードする「請求項34」記載の核酸配列。
  36. 36.(a)図13に記載のプレープロラットGDNFのアミノ酸配列をコード する核酸配列(配列番号3)、(b)図13に記載の成熟ラットGDNFのアミ ノ酸配列をコードする核酸配列(配列番号3)、(c)図19及び22に記載の プレープロヒトGDNFのアミノ酸配列をコードする核酸配列(配列番号5及び 8)、(d)図19に記載の成熟ヒトGDNFのアミノ酸配列をコードする核酸 配列(配列番号5)、(e)ドーパミン作動性活性を有するアミノ酸配列をコー ドし、そのアミノ酸配列はGDNFの部分に結合する抗体によって認識される核 酸配列、および(f)(1)(a),(b),(c)もしくは(d)の相補性配 列にハイプリダイズし、(2)ドーパミン作動性活性を有するアミノ酸をコード する核酸配列からなる群より選ばれるGDNFをコードする「請求項26」に記 載の核酸配列。
  37. 37.グリア由来神経栄養因子の治療的有効量をそれを必要とする患者に投与す ることからなる神経障害の防止または処置方法。
  38. 38.神経障害はパーキンソン病である「請求項37」に記載の方法。
  39. 39.グリア由来神経栄養因子の有効量を医薬用に適した担体中に含有するパー キンソン病の防止または処置用医薬組成物。
  40. 40.グリア由来神経栄養因子の有効量を医薬用に適した担体中に含有するドー パミン作動性神経細胞の障害または不適切な機能の防止または処置用医薬組成物 。
  41. 41.グリア由来神経栄養因子の治療的有効量をそれを必要とする患者に投与す ることからなるドーパミン作動性神経細胞の障害または不適切な機能の防止また は処置方法。
  42. 42.グリア由来神経栄養因子をコードする核酸配列に発現調節要素が機能的に 連結してなる組換えDNA分子。
  43. 43.「請求項42」に記載のベクターでトランスフォームされた宿主細胞。
  44. 44.グリア由来神経栄養因子を製造するための組換えDNA法において(a) グリア由来神経栄養因子をコードするDNA配列をそのDNAの発現に必要な調 節要素からなる表現ベクターにサブクローニングし、(b)その発現ベクターで 宿主細胞をトランスフォームし、(c)その宿主細胞をそのベクターが増幅しグ リア由来神経栄養因子が発現する条件下に培養し、(d)その培養宿主細胞から グリア由来神経栄養因子を収穫することからなるグリア由来神経栄養因子の製造 のための組換えDNA法。
  45. 45.宿主細胞は動物細胞である「請求項44」に記載の組換えDNA法。
  46. 46.宿主細胞はCOS−7細胞である「請求項45」に記載の組換えDNA法 。
  47. 47.宿主細胞は細菌の細胞である「請求項44」に記載の組換えDNA法。
  48. 48.宿主細胞は大腸菌である「請求項47」に記載の組換えDNA法。
  49. 49.さらに、収穫されたグリア由来神経栄養因子のリフォールディング工程か らなる「請求項48」に記載の組換えDNA法。
  50. 50.(a)「請求項43」に記載の宿主細胞をそのベクターが増幅しグリア由 来神経栄養因子が発現する条件下に培養し、(b)その培養宿主細胞からグリア 由来神経栄養因子を収穫することからなるグリア由来神経栄養因子の製造のため の組換えDNA法。
  51. 51.宿主細胞は動物細胞である「請求項50」に記載の組換えDNA法。
  52. 52.宿主細胞はCOS−7細胞である「請求項51」に記載の組換えDNA法 。
  53. 53.宿主細胞は細菌の細胞である「請求項50」に記載の組換えDNA法。
  54. 54.宿主細胞は大腸菌である「請求項53」に記載の組換えDNA法。
  55. 55.さらに、収穫されたグリア由来神経栄養因子のリフォールディング工程か らなる「請求項54」に記載の組換えDNA法。
  56. 56.「請求項24」に記載の方法で製造された実質的に精製されたグリア由来 神経栄養因子。
  57. 57.「請求項55」に記載の方法で製造された実質的に精製されたグリア由来 神経栄養因子。
  58. 58.「請求項44」に記載の方法で製造された実質的に精製されたグリア由来 神経栄養因子。
  59. 59.「請求項50」に記載の方法で製造された実質的に精製されたグリア由来 神経栄養因子。
  60. 60.グリア由来神経栄養因子を認識する実質的に精製された抗体。
  61. 61.上記抗体はモノクローナル抗体である「請求項60」に記載の抗体。
  62. 62.上記抗体はポリクローナル抗体である「請求項60」に記載の抗体。
  63. 63.グリア由来神経栄養因子をそれを必要とする患者の体内に分泌する細胞を 移植することからなる神経障害の防止または処置方法。
  64. 64.患者はパーキンソン病に罹患している「請求項63」に記載の方法。
  65. 65.細胞は「請求項42」に記載の細胞である「請求項63」に記載の方法。
  66. 66.細胞はグリア由来神経栄養因子を分泌する天然に存在する細胞である「請 求項63」に記載の方法。
  67. 67.細胞は生体適合性、半透過性の膜内に保持されている「請求項63」に記 載の方法。
  68. 68.グリア由来神経栄養因子は図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子 のアミノ酸配列(配列番号5)からなる「請求項63」に記載の方法。
  69. 69.グリア由来神経栄養因子は図14に示す成熟ラットグリア由来神経栄養因 子のアミノ酸配列(配列番号4)からなる「請求項63」に記載の方法。
  70. 70.半透過性膜、およびその膜内に封入されたグリア由来神経栄養因子を分泌 する細胞からなり、その膜はそのグリア由来神経栄養因子には透過性であるが、 その細胞に有害な患者からの因子に対しては非透過性である、患者に移植して神 経障害を防止または処置するためのデバイス。
  71. 71.上記細胞は「請求項42」に記載の細胞である「請求項70」に記載のデ バイス。
  72. 72.上記細胞はグリア由来神経栄養因子を分泌する天然に存在する細胞である 「請求項70」に記載のデバイス。
  73. 73.グリア由来神経栄養因子は図19に示す成熟ヒトグリア由来神経栄養因子 のアミノ酸配列(配列番号5)からなる「請求項70」に記載のデバイス。
  74. 74.グリア由来神経栄養因子は図14に示す成熟ラットグリア由来神経栄養因 子のアミノ酸配列(配列番号4)からなる「請求項70」に記載のデバイス。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006518747A (ja) * 2003-02-24 2006-08-17 アムジエン・インコーポレーテツド ヒトのパーキンソン病の治療における、被殻内注入されるグリア細胞株由来神経栄養因子の使用
JP2009148258A (ja) * 1996-03-14 2009-07-09 Genentech Inc Gdnf及びgdnf受容体の用途

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JP2006518747A (ja) * 2003-02-24 2006-08-17 アムジエン・インコーポレーテツド ヒトのパーキンソン病の治療における、被殻内注入されるグリア細胞株由来神経栄養因子の使用

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