JPH07508178A - レセプター活性化 - Google Patents
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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】
レセプター活性化
発明の技術分野
この出願は、レセプターの活性化方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、リ
ガンドに誘発された細胞表面レセプターのオリゴマー形成法に関する。本発明は
さらに、各天然のりガントの競合アゴニストとして働くリガンド変異体の製造法
、およびリガンド−免疫グロブリンキメラに関する。
発明の背景
成長因子、分化因子、およびホルモンなどの多くのポリペプチドは、細胞表面レ
セプターに結合し該レセプターを活性化することによってその作用を媒介する。
レセプター活性化のメカニズムは特定のレセプター−リガンドペアによって異な
り、しばしば完全には理解されていないが、活性になるためにはオリゴマーを形
成する必要があること、またはその活性がオリゴマー形成によって促進されるこ
とは多くのレセプターの一般的な特性である。チロシンキナーゼ活性を有する成
長因子レセプター(レセプターチロフンキナーゼ)およびある種のサイトカイン
レセブターは、そのようなレセプターの典型例である。
チロシンキナーゼ活性を有するレセプターは、類似の分子トポロジーを有する。
該レセプターはすべて、細胞外リガンド結合性ドメイン、疎水性縁膜ドメイン、
およびチロフンキナーゼ触媒ドメインを含む細胞質ドメインを有し、配列の類似
性および異なる構造特性に基づいてさらに分類することができる[ハンクス44
3〜478 (1988)]。単量体サブクラス■レセプターは、細胞外ドメイ
ン中に2つの7ステインに冨んだ繰り返し配列を有し:サブクラス■レセプター
は、類似の7ステインに富んだ繰り返し配列を有する、ジスルフィド結合したヘ
テロ四量体α2β2−タイプの構造を有し、一方、サブクラス■および■レセプ
ターの細胞外ドメインは、それぞれ5または3の免疫グロブリン様繰り返しを有
する。たとえば、インスリルセブター、上皮増殖因子(EGF)レセプター、血
小板由来増殖因子(PDGF)+ノセブター、インスリン様増殖因子([GF−
1)レセプター、コロニー刺激因子1 (C3F−1)レセプター、および肝細
胞増殖因子(hcpatocyte growth factor) (HGF
)レセプターはこのファミリーに属する。
レセプターチロノンキナーゼは、その立体配置のために膜結合アロステリック酵
素として考えることができる。これらレセプターにおいては、水溶性酵素とは対
照的に、リガンド結合性ドメインとチロノンキナーゼ触媒ドメイン(プロティン
チロノンキナーゼ活性)とは細胞質膜によって隔てられているので、細胞外リガ
ンド結合によるレセプターの活性化は、細胞内ドメイン機能を活性化するために
膜障壁を越えて翻訳される必要がある。
アロステリックレセプターオリゴマー形成モデルによれば、リガンド結合および
その結果としての細胞外ドメインのフンホメーノタン変化がレセプターのオリゴ
マー形成を誘発し、このことが今度は隣接する細胞質ドメイン間での相互作用を
安定化させ、分子相互作用によってキナーゼ機能の活性化へと導く。レセプター
のオリゴマー形成は、縁膜ドメイン内のアミノ酸残基の位置に変化をもたらす必
要もなく、細胞外ドメインから細胞質ドメインへコンホメーション変化を伝達す
ることを可能とする。単量体の不活性レセプターは、オリゴマー化した活性化レ
セプターと平衡状態にある。成長因子がそのレセプターに結合すると、オリゴマ
ー状態(リガンド結合親和性が促進され、プロティンチロノンキナーゼ活性が上
昇している)を安定化させる[ンユレシンガー(Schlessinger、
J、) 、J。
より一般的なアロステリックレセプターオリゴマー形成モデルが、ンユレシンガ
ー、Trends Biochem、 Sci、13.443〜447 (19
88)に記載されている。
レセプターオリゴマー形成は簡単のためレセプター二量体形成として一般に説明
されるが、コンホメーション変化を誘発し、その結果としてレセプター−レセプ
ター相互作用を起こさせる単量体リガンド(EGFなど)によって誘発されるU
コチェソト(Cochet、 C,)ら、J 、 B iol、 Chew、2
旦旦、3290〜3295 (1988)]。PDGFやC3F−1などの2価
リガンドは隣接するレセブこのレセプター活性化モデルのすべてのレセプターチ
ロシンキナーゼに対する普遍性は、異なるチロノンキナーゼレセプターサブクラ
スの主要なドメインからなる完全に機能性のキメラレセプターを構築することに
関する報告により支持されている[リーデル(Riedel、 H,)ら、EM
BOJ、8.2943〜2954(1989)]。幾つかの場合において構造的
に非常に類似したレセプター間でのへテロニ量体形成も示されてはいるが[α−
およびβ−タイプのPDGFレセプターについてはハマチャーらの上記文献;イ
ンスリンレセプターおよびIGF−ルセブターについてはスーズ(Soos、
M、 A、 )およびシラドル(S 1ddle、K、) 、Biochem、
J、263.553〜563 (1989)] 、未だ、そのようなハイブリ
ッドレセプターが実際に機能的であるという直接的な証拠はない。一般に、構造
的な不安を一層詳細に解析することおよびレセプターチロシンキナーゼにおいて
リガンド誘発による変化のための必要条件は、これら膜結合系の複雑さ、および
高度に精製した天然または組換えレセプターを適当な量で得ることができないこ
とのために妨害されている。
チロノンキナーゼ活性を有するレセプターによるシグナル伝達の概略に関しては
、ウルリソヒおよびンユレフンガー、Ce1181.203〜212 (199
0)、およびポーマン(Bormann、 B、 J、)およびエンゲルマン(
E ngelman、 D 、 M、 )、Annu、 Rev、 Bioph
ys、 Biomol、 S truct、21.223−266 (1992
)、並びにその中で引用された文献を参照。
もっと最近になって発見されたレセプターチロノンキナーゼはHGFレセプター
(HC;F r)であり、これはc−MET癌原遺伝子産物として同定されて
いるナルノー= (Naldini)ら、Oncogene旦、501〜504
(1991)lo METは最初、染色体転座を起こした化学的に処理した骨
肉腫細胞株においてトランスフオーム遺伝子として同定された[パーク(P a
rk、 M、 )ら、Ce1145.895〜904 (1986)]、成熟1
−1 G F rは、糖付加した190kDa前駆体を50kDaのαサブユニ
ットと145kDaのβサブユニットとにタンパク質加水分解することによって
生成する、ジスルフィド結合したヘテロニ量体である[ジョルダーノ(G 1o
rdano、 S 、 )ら、2匹9巴四4.1383〜1388 (1989
)]。このαサブユニットは細胞外であり、βサブユニットには細胞外領域、シ
ングル膜貫通(IIembrane−spanning) ドメインおよびチロ
シンキナーゼドメインが含まれる。正常細胞では、HGFrのチロノンキナーゼ
活性を活性化するにはHGFの結合が必要である。HGFが結合すると、HGF
rタンパク質は上記145kDaのβ−サブユニットのチロシン残基上でリン酸
化される。
レセプターオリゴマー形成(二量体形成)はまた、とりわけ最近発見されたシン
グル縁膜レセプターのスーパーファミリー(ヘマトポエチン(hematopo
ietin)レセプタースーパーファミリーと称する)において、ある種のサイ
トカインレセブターによるシグナル形成においても重要であると思われる[バザ
ン(B azan)ら、Biochem、 Biophys、 Res、 Co
mmun、l旦A1.788〜795 (1989);(190);イゼルダ(
I dzerda、 R,L、 )ら、J 、 Exp、 Med、171.8
61〜873 (1990):ゴドウイン(Godvin、 R,G、 )ら、
ρヱυ、旦旦、941−951 (1990):フクナガ(F ukunaga
、 R,)ら、Ce1161.341〜350 (1990):バザン(Baz
an、 J、F、)ら、P roc、 Natl、 Acad、 S ciS)
ら、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 U S A 84.64
34〜6437 (1987)、ドウ・ボ(De Vos)ら、S cienc
eλ55.306〜312 (1992);ロス7 :/ (Cosman、
D、 )ら、Trends Biochem、 Sci、15.265〜270
(1990)]。コノスー バーファミリーの成員としては、成長ホルモン(
GH)レセプター、プロラクチン(PRL)レセプター、胎盤性ラクトゲン(P
L)レセプター、および他のサイトカインおよび造血レセプター、たとえばイ
ンターロイキン1〜7 (LL−1、I L−2、p75としても知られるβ−
サブユニット、IL−3、IL〜4、I L−5、I L−6、IL−7)レセ
プター、エリトロポエチン(EPO)レセプター、顆粒球コロニー刺激因子(G
−C3F)レセプター、マクロファージコロニー刺激因子(M−CSF)および
顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−C3F)レセプターが挙げら
れる。これらレセプターには、相同な細胞外リガンド結合性ドメイン、およびい
ずれの公知のチロシンキナーゼまたは他のタンパク質と相同でない高度に変化し
得る細胞内ドメインが含まれる。
最近、カニンガム(Cunningham、 B、 C,)らは、hGHや他の
サイトカインのレセプターの活性化のためには二量体形成が重要であるという証
拠を発行した[ S cienceλ且」、821−825 (1991)コ。
hGHにおけるホルモンにより誘発された変化の構造的条件およびメカニズムを
解析するため、上記著者らは、大腸菌で発現することにより高収率で産生された
hGHレセプターの細胞外ドメイン(hGH結合性タンパク質、hGHbp)を
用いた。結晶化、サイズ排除クロマトグラフィー、熱量測定研究および蛍光消光
アッセイの結果は、hG’HがhGHbpの細胞外ドメインと12複合体を形成
することを示した。これら研究およびさらなる研究に基づき、hGH(hGHb
p)2複合体の形成においてhGHbp上の2つの重複部位に結合するための2
つの機能的に区別される部位をhGHが含有すること、および類似の二量体レセ
プター複合体が細胞表面上で形成されることがhGHおよびおそらく相同なサイ
トカインレセブターのノブナル伝達メカニズムにとって重要であることが結論づ
けられた。レセプター二量体形成メカニズムは、第二のレセプター結合部位を欠
く(それゆえhGHbpと二量体を形成することができない)hGHアナログが
レセプター結合親和性が減少し飽和へのレセプター下降制御(receptor
down regulation to saturation)が減少する
という知見によって確認された。
さらに他の例は、腫瘍壊死因子(TNF)レセプターTNFR−1およびTNF
R−■、FasおよびAps遺伝子産物、および幾つかのT細胞およびB細胞抗
原などの神経成長因子レセプター(NGFR)関連レセプターのスーパーファミ
リーである。このスーパーファミリーに現在のところ含まれるのは、NGFR(
神経細胞上に認められる)、B細胞抗原CD40、MRC0X−40抗原(CD
4表現型の活性化T細胞のマーカーである)、種々の細胞タイプ上で認められる
TNFR−1およびTNFR−[+、未知の機能のタンパク質をコードしT細胞
クローンから得られるcDNA (418B) 、および5FV−T2 (シs
−ブ(S hope)線維腫ウィルス中の読み取り枠)である。このファミリー
の成員は、その分子の細胞外ドメイン中の約40アミノ酸の3または4のンステ
インに富んだモチーフによって、およびある場合にはヒンジ様の領域だが他のド
メインタイプは存在しないことによって特徴付けられる。機能的には、現在まで
に特徴付けられている該レセプタースーパーファミリーの成員は、2以上のリガ
ンドと反応することができ、これらリガンドが天然では多鳳体であるというのが
通常である。2価の抗TNFR抗体はTNFRを活性化するが1価の抗体断片(
F a b’断片)はTNFRを活性化しないことがわかっているので、TNF
レセプターはオリゴマー形成によって活性化されることが示されている[エンゲ
ルマノ(EngeLman、 I−1,)ら、J 、 B iol、 Chew
λ65.14497〜14504 (1990)、およびその引用文献]。T
NF−α 3量体は、2つの細胞表面TNFR分子を架橋することによってノブ
ナル伝達を誘発することが示唆されている[アノユケナージ(Ashkenaz
i、 A、 )呟Proc、Nat1.Acad、Sci、USA88 1.0
535〜10539 (1991)コ。同様に、FasおよびAps遺伝子産物
も抗体によって活性化さね得る。
本発明の目的は、リガンドによって誘発されたレセプターのオリゴマー形成法を
提供することである。
対応の天然リカンドの競合アゴニストとじて働くリガンド変異体の製造法を提供
することが他の目的である。
変異の結果として失われたりガントの生物学的活性を実質的に回復する方法を提
供することが他の目的である。
天然の対応物の作用の競合アンタゴニストであるリガンドをアゴニストに変換す
る方法を提供することはさらに別の目的である。
リガンドの半減期を増加させることはさらに他の目的である。
発明の要約
本発明は、一連の組換えbuHGF (rhuHGF)変異体を用いて得られた
観察に基づいている。huHGFの成熟形化ト血清から精製した主要形態に対応
する)は、ヒトプロホルモンをアミノ酸R494と■495との間でタンパク質
加水分解開裂することによって得られるジスルフィド結合したヘテロニ量体であ
る。この開裂プロセスにより、440アミノ酸のα−サブユニット(Mr69k
Da)と234アミノ酸のβ−サブユニット(Mr 34kDa)とからなる分
子が生成される。hHGF cDNAのヌクレオチド配列から、α−およびβ−
の両路がプレプロ前躯体タンパク質をコードする単一の読み取り枠中に含まれる
ことが明らかとなっている。成熟hHGFの予測された一次構造において、鏡開
S−8架橋はα鎖のCys487とβ鎖中のCys604との間で形成される。
α鎖のN末端側には、メチオニングループで開始される54アミノ酸が先行する
。この断片には、31残基の特徴的な疎水性リーダー(シグナル)配列およびプ
ロ配列が含まれる。α鎖はアミノ酸55から開始され、4つのクリングルドメイ
ンを含む。クリングル1ドメインは、α鎖のおよそアミノ酸128からおよそア
ミノ酸206までであり、クリングル2ドメインはおよそアミノ酸211からお
よそアミノ酸288までであり、クリングル3ドメインはおよそアミノ酸303
からおよそアミノ酸383までであり、クリングル4ドメインはおよそアミノ酸
391からおよそアミノ酸464までとして定義される。
プロホルモンのα/β二量体への開裂およびクリングルおよびプロテアーゼ様ド
メインの構造的および機能的重要性を決定するため、rhuHGF変異体を製造
した。β鎖かまたはβ鎖に加えて連続的な数のクリングルドメインのいずれかを
欠失させることによりh u HG Fの一連のC末端欠失物を製造し、1鎖→
2鎖開裂部位またはプロテアーゼドメイン内に変異を導入した。
huHGF変異体のあるものはそのレセプター(HGFr)に高親和性で結合す
る能力を保持していたがI−[G Fの生物学的活性(マイトツエン活性)は欠
けており、HGFrのリン酸化を誘発する能力は減少していた。
そのような変異体HGF分子の免疫グロブリン定常ドメイン配列への融合からな
る、コンホメーノタン的に正しいキメラタンパク質を製造することができること
、およびそのようなキメラはHGFrへの結合能を保持していることがわかった
。
さらに、以前はレセプターに結合することができたが野性型のhuHGFに比べ
てIICFの生物学的活性が欠失しているかまたは実質的に減少しているHGF
変異体の生物学活性を、HGF変異体−免疫グロブリンキメラの形態で実質的に
回復することができることがわかった。
HGFのHGFrへの結合によって細胞内チロシンキナーゼが活性化されるメカ
ニズムは完全には理解されていないが、試験したHGF変異体−免疫グロブリン
キメラによるレセプター活性化は、HGF−免疫グロブリンH鎖二量体が構造的
にレセプター二量体形成を誘発する能力によるものと思われる。他の方法、たと
えば/スティン架橋によって結合した(オリゴマー形成した)HGFリガンドは
、同様の仕方でレセプター活性化を誘発する。
(完全な)生物学的活性のためにオリゴマー形成を必要とする他のレセプターち
また、オリゴマー形成した(たとえば、二量体を形成した)リガンド配列により
、たとえば免疫グロブリン定常ドメイン配列に融合した対応天然または変異体リ
ガンドからのレセプター結合性ドメインからなるキメラ分子により、活性化され
得る。そのようなレセプターとしては、チロノンキナーゼ活性を有する他のレセ
プター、たとえば、インスリンレセプター、EGFレセプター、PDGFレセプ
ター、IGF−ルセブター、C3F−ルセブター、サイトカインレセプター、た
とえば、ヘマトポエチンレセプタースーパーファミリーの成員(hGHレセプタ
ー、hPRLレセプター、IL−ルセブター、I L−2レセプター、IL−3
レセプター、l L −、、ルセプター、IL−5レセプター、I L−6レセ
プター、IL−7レセプクー、エリトロポエチンレセプター、G−C3Fレセプ
ター、M−C3Fレセプター、およびGM−C3Fレセプター);およびNGF
Rスーパーファミリーの成員、たとえばNGFR,TNFR−1およびTNFR
−■が挙げられる。
一つの側面において、本発明は、(a)それぞれ第一のレセプターおよび第二の
レセプターに結合することのできる第一のリガンドと第二のリガンドとの直接融
合物からなる結合体を用意し、その際、該第−のレセプターおよび該第二のレセ
プターは互いにオリゴマー形成することができ、チロシンキナーゼ活性を有する
レセプター、サイトカインレセブター、および神経成長因子レセプタースーパー
ファミリーの成員よりなる群から選ばれたものであり、ついで(b)該結合体を
該第−のレセプターおよび該第二のレセプターと接触させて該第−のリガンドを
該第−のレセプターに、該第二のリガンドを該第二のレセプターに結合させる、
ことを特徴とするレセプターの活性化法に関する。
他の側面において、本発明は、(a)それぞれ第一のレセプターおよび第二のレ
セプターに結合することのできる第一のリガンドおよび第二のリガンドからなる
結合体を用!し、その際、該第−のレセプターおよび該第二のレセプターはチロ
ノンキナーゼ活性を有するレセプターから選ばれたものであり、ついで(b)該
結合体を該第−のレセプターおよび該第二のレセプターと接触させて該第−のリ
ガンドを該第−のレセプターに、該第二のリガンドを該第二のレセプターに結合
させる、ことを特徴とするレセプターの活性化法に関する。この態様において、
該第−のりガントおよび該第二のりガントは互いに直接融合していてもよいし、
または異種リンカ−を含む共有結合によって連結されていてもよい。異種リンカ
−としては、たとえば、免疫グロブリン定常および/または可変ドメイン配列、
非タンパク質性架橋剤からの残基、第一のリガンドと第二のリガンドとの間のジ
スルフィド架橋、またはポリペプチドスペーサー配列が挙げられる。
別の態様において、本発明は、チロノンキナーゼ活性を有するレセプター、サイ
トノJイルセプター、および神経成長因子レセプタースーパーファミリーの成員
よりなる群から選ばれたレセプターに選択的に結合することのできるリガンド変
異体の生物学的活性を口(lする方法に関し、該方法は、(a)該リガンド変異
体の2つの分子を直接融合させてホモ二量体を得るか、または
(b)該リガンド変異体を第二のレセプター結合性アミノ酸配列に融合してヘテ
ロ二量体を得、ついで
(C)該ホモニ量体またはへテロニ量体を該レセプターと接触させて、該リガン
ド変異体の一つの分子を該レセプターの第一の分子に結合させ、該リガンド変異
体の第二の分子または該第二のレセプター結合性配列を該レセプターの第二の分
子に結合させる
ことを特徴とする。
レセプターがレセプターチロシンキナーゼのファミリーからのものである場合は
、2つのリガンド変異体を互いに直接融合させるか、または異種リンカ−により
連結することができる。
さらに他の側面において、本発明は、チロシンキナーゼ活性を有するレセプター
の天然のりガントに対するアゴニストの製造方法に関し、該方法は、該レセプタ
ーに結合することのできる第一のりガント変異体を二量体形成させるか、または
該レセプターに結合することのできる第二のリガンド変異体に該第−の変異体を
結合させることを特徴とする。
さらに別の側面において、本発明は、チロシンキナーゼ活性を有するレセプター
に結合することのできる第一のリガンドと第一の免疫グロブリン定常ドメイン配
列との融合物、および該レセプターもしくはチロシンキナーゼ活性を有する他の
レセプターに結合することのできる第二のリガンドと第二の免疫グロブリン定常
ドメイン配列との融合物を含むキメラ分子に関する。
図面の簡単な記載
図1は、huHGFのαサブユニットおよびβサブユニットの模式図である。
α鎖中には、アミノ酸1〜31にわたる/グナル配列(箱で囲んだ領域)、予測
されたフィンガーおよび4つのクリングルドメイン(それぞれ、3つのノスルフ
イド結合を有する)を示しである。huHGFのへテロ二量体α/β形を生成す
るだめの開裂部位は、P1開裂残基R494の@後に続く。この最後の残基はE
、Dまたは八で特異的に置換されて)[GF一本鎖変異体を生成する。該開裂部
位に続くβ鎖には、セリンプロテアーゼに相同な配列が含まれる。α鎖とβ鎖と
は、C487(α)とC604(β)との間の唯一のジスルフィド架橋によって
一体とされることが提唱されている(ナカムラら、1989、上記)。β鎖内の
3つの残基が個々にまたは組み合わせて置換されてセリンプロテアーゼの真正の
残基を再構成した。成熟形のC末端側が欠失した変異体の模式図を下に示す N
−207、第一のクリングルから後を欠失:N−303、第二のクリングルから
後を欠失:N−384、第三のクリングルから後を欠失およびα鎖。各クリング
ルの欠失が導入された変異体(Δに1、Δに2、Δに3およびΔに4)も示しで
ある。各場合において、これら欠失は、C1からC6の全クリングルを特異的に
除去する。
図2は、野性型rhuHGFおよび一本鎖変異体のウェスタンプロットの結果を
示す。モノク(mock) トランスフェクションした293細胞または野性型
rhuHGF (WT)かまたは変異体R494E、R494AまたはR494
Dのいずれかを発現する安定な293細胞からのならし培地を8%ドデンル硫酸
ナトリウムポリアクリルアミドゲル上、還元条件下で分画し、ブロッティングし
た。このプロットを、α鎖上に主として存在するエピトープを認識するポリクロ
ーナル抗HGF抗血清と反応させた。マーカーの分子量(キロダルトン)は示す
通りである。α鎖および非開裂一本鎖の形態のhuHGFの位置も示す。該ポリ
クローナル抗体は、検出し得る量のhuHGFを発現しないコントロールのトラ
ンスフェクションした293細胞においても存在する未同定バンド(*)と交差
反応していることに注意すべきである。
図3・野性型(WT)rhuHGFおよび一本鎖変異体のマイトジェン活性(A
)および競合レセプター結合性(B)。(A)実施例2に記載するように、WT
rhuHGFおよび変異体が初代培養におけるラット肝細胞のDNA合成を誘発
する能力により生物学的活性を測定した。代表的アッセイにおける2つのものか
らの平均cpmを示す。コントロール細胞からのモノク上澄み液は、これら細胞
においてDNA合成を刺激しなかった()<ツクグラウンドレベルを越えるCp
mの増加なし)。(B)競合結合を行うため、実施例2に示すように、wt r
huHGFまたは変異体を含有するヒト293細胞の種々の希釈の上澄み液を5
0pMのh u HG Fレセプター−1gG融合タンパク質とともにインキュ
ベートした。
データは、代表的実験からの競合リガンドのノく−セントとして結合の押部1を
示し、コントロール293細胞からのバックグラウンド値を差し引くことにより
補正した。
図4・野性型rhuHGF、一本鎖またはプロテアーゼドメインhuHGF変異
体によるHGFレセプターの145kDa βサブユニツト上の1ノガンド誘発
されたチロフンリン酸化のウェスタンプロット。200ng/mLの精製wtr
huHGF (WT) 、一本鎖(R494E)または二重プロテアーゼ変異体
(Y673S、V692S)の不在下(−)またはこれらとととも(二5分間イ
ンキュベートしたA349細胞からの溶解液を調製し、抗HGFレセプター抗体
で免疫沈降さ上杭ホスホチロフン抗体でブロッティングした。分子量(キロダル
トン)は示す通りである。
図5 : HGF−1gGキメラの発現および提唱された構造。
八 還元条件下での5DS−PAGEゲル電気泳動。
B 非還元条件下での5DS−PAGEゲル電気泳動。レーンM、コントロール
(モノク)293細胞、レーン1 :NK2−1gG 、レーン2:HGF−1
gG:レーン3:Y673S、V692S−1gG、レーン4 :R494E
HGF−gG0
C,HGF変異体−1gGキメラの提唱された構造。
図6 競合結合アッセイ。野性型rhuHGFおよび種々のhuHGF変異体−
IgGキメラを発現する293細胞の細胞培養上澄み液を、293細胞力1ら発
現および分圧・された、ヒトIgG−1のFc定常領域1こ融合しtこヒトHG
Frの細胞外ドメインへのCH○細胞により発現されtこ12J rhuHGF
の結合を阻止する能力について試験した。
11N7 : 38−チミジン取り込みアッセイ。野性型rhuHGFおよび種
々のrhut−[GF変異体−1gGキメラを発現する293細胞からのならし
培地を、3H−チミジン取り込みアッセイにおいてマイトジェン効果について試
験した。
モソク コントロール293細11m。
図8 発現プラスミドpf−NKIの概略図。HGF/NKIの細菌発現のため
、発現タンパク質のペリブラスム間隙への分泌を指令する5t11リーダーペプ
チドをコードする配列に隣接してアルカリホスファターゼプロモーター(ph。
A)を含有する発現プラスミドを用いた。発現および精製工程を追跡するため、
Flagエピトープをコードする配列を含ませた。このFlag配列の後に、図
示するように、成熟HGF/NKIをコードする配列(斜線部分)が続いていた
。
stl+リーダー、Flagエピトープ(イタリック)およびHGF/NK1部
分(N末端およびC末端、太字部分)の対応DNA配列およびアミノ酸配列を示
す。
図9・HGF/NKIの精製のフローチャートおよびFPLCモノSカチオン交
換クロマトグラフィーによるヘパリン−セファ0−スプールの分画化。NaC1
の勾配でヘパリン−セファロースカラムから溶出したタンパク質を20mM酢酸
ナトリウム(pH6,0) 、0.25M NaC]に対して透析し、この溶液
の一部を同緩衝液で平衡化したFPLCモノSカチオン交換カ交換カラ賃上した
。結合したタンパク質を溶出するのに0.25M〜1.5M NaC1の直線勾
配を用い、約1.5mlのフラクションを回収した。280nMにおける吸光度
を示す。
フラクション6〜9をプールし、さらに実験するために用いた。
図10:HGF/NKIの粗製の細菌抽出物および精製試料の5DS−PAGE
分析。マーカーの分子量(キロダルトン、kDa)を各ゲルの左側に示し、HG
F/NKIの移動位置を右側に示す。(A)非誘発細胞からの全細胞溶解液(レ
ーン1)およびリン酸飢餓によってHGF/NK1発現が誘発された細胞からの
全細胞溶解液(レーン2〜6)を示す。レーン2〜6は、それぞれ1.0ニア、
2+39:66および72の吸光度の読み取り(550nm)にて回収した発酵
からの試料を示す。各試料について等量のタンパク質抽出物を還元条件下で分画
し、クマ/−染色により検出した。(B ) HG F / N K 1発現ベ
クターを含有する大腸菌27C7細胞の粗製溶解1&(レーン1および3)また
はpBR322のみを含有するコントロール27C7細胞の粗製溶解f&(レー
ン2および4)のウェスタンプロット分析を、図示するように非還元条件下およ
び還元条件下で分析した。
FLAGエピトープを含有するタンパク質を実施例7に記載するようにして検出
した。(C)それぞれレーン1〜5に示すFPLCモノSクロマトグラフィーフ
ラクシヲン7〜11を還元条件下で分析した。タンパク質を銀染色により検出し
た。(D)FPLCフラクシジン1.3.5.7.9.11および13(レーン
1〜7)中に存在するFlagエピトープを含有するタンパク質をIOBと同様
にして検出した。
図11.精製した可溶性HGFレセプターへの(A)またはA349細胞上のH
GFレセプターへの(B)rhuHGFまたはHGF/NKIの存在下での[1
25111jll識HGFの競合結合。結合を50pMの放射性リガンドおよび
図示した1度の冷(cold)競合体の存在下で行った。非標識rhuHGF、
HGF/NKI、およびプラスミノーゲンの精製クリングル4(K4plas)
による[1251コ−HGFの代表的な置換曲線を示す。結合を1100pの放
射性リガンドおよび図示した1度の冷競合体の存在下で行った。3つの独立した
実験から決定された解離定数(Kd)は、可溶性HGFレセプターに対してrh
uHGFについて0.10+/−0,02n〜1およびHGF/NKIについて
1.10+/−0,04nM (A) 、およびA349細胞上のレセプターに
対してrhuHGFについて0.21+/−0,04%MおよびHGF/NKI
について160+/−0,08%Mであった(B)。
図12.野性型rhuHGF (A)および精製HGF/NKI (B)による
HGFレセプターの145kDa b−サブユニット上のりガント誘発リン酸化
のウェスタンプロット。上記因子とともに15分間インキュベートした誘発細胞
からの溶解液を調製し、抗レセプター抗体で免疫沈降させた。5DS−PAGE
から調製したウェスタンプロットを抗ホスホチロノン抗体でプローブした。分子
量(kDa)を図示する。
図13.初代培養における肝細胞のDNA合成に対するHGF/NKI単独(A
)またはrhuHGFとの組み合わせ(B)における効果。肝細胞を、増加濃度
のrhuHGFまたはHGF/NKl単独(A)または所定濃度のHGF (5
0%の38−チロノン残基に必要なHG Fの量に対応する0、64%M)を加
えた増加濃度のHGF/NKIに暴露した(B)。3つの独立した実験の代表的
曲線を示す。コントロールとして、プラスミノーゲンの精製クリングル4をHG
F活性の中和について試験した。
発明の詳細な記載
本発明の目的のため、「レセプター」とは、チロシンキナーゼ活性を有するレセ
プター、サイトカインレセプターおよび神経成長因子レセプタースーパーファミ
リーから選ばれ、レセプターのオリゴマー形成が誘発される実際のメカニズムの
いかんに拘わらず、オリゴマー形成によって活性化またはシグナル伝達能(si
gnaling potential)が媒介される細胞表面レセプターであっ
てよい。この場合、「オリゴマー形成」には詳しくは二量体形成並びに一層高度
のオリゴマーの形成が含まれる。この定義には、(a)EGFなどのような、細
胞外ドメイン中にコンホメーション変化を誘発し、その結果レセプター−レセプ
ター相互作用を引き起こす単量体リガンド(一つのレセプター結合性ドメインを
有するリガンド)によって、(b)PDGF、C3F−1およびhGFなどのよ
うな、隣接するレセプターの二量体形成を媒介する2価リガンド(2つのレセプ
ター結合性ドメインを有するリガンド)によって、または(C)インスリンやI
GF−1などのような、リガンドとジスルフィド安定化されたレセプター二量体
との相互作用およびその後の複合体内のコンホメーション変化によって、通常活
性化される細胞表面レセプターが含まれる。この定義によって特に包含されるの
は、チロシンキナーゼ活性を有するレセプター(レセプターチロシンキナーゼ)
およびヘマトポエチンレセプタースーパーファミリーおよび神経成長因子レセプ
タースーパーファミリーの成員である。
「サイトカイン」とは、細胞間メディエータ−として他の細胞に対して働く一つ
の細胞集団によって放出されたタンパク質の総括名称である。サイトカインに含
まれるものとしては、成長ホルモン、インスリン様増殖因子、インターロイキン
、hGH,N−メチオニルh G l−1、ウソ成長ホルモン、副甲状腺ホルモ
ン、チロキノン、インスリン、プロインスリン、リラキノン、プロラクチン、濾
胞刺激ホルモン(FSH)、甲状腺刺激ホルモン(TSH) 、および黄体形成
ホルモン(L l()などの糖タンパク質ホルモン、造血増殖因子、14 CF
、繊維芽細胞増殖因子、プロラクチン、胎盤性ラクトゲン、腫瘍壊死因子−α
および一部(TNF−αおよび−β)、ミューラー阻害物質(IIlucllc
rian inhibiting 5ubstance)、マウスゴナドトロピ
ン結合ペプチド(gonadotropin−associated pept
ide) 、インヒビン、アクチビン、血管内皮増殖因子(vascular
cndothelial growthfactor) 、インテグリン、トロ
ンボポエチン、NGF−βなどの神経成長因子、PDGF、TGF−αおよびT
GF−βなどのトランスフォーミング成長因子(TGF) 、インスリン様増殖
因子−1および−2(ICF−1およびIGF−2)、エリトロポエチン、骨誘
発因子(osteoinductive factors) 、インターフェロ
ン(IFN)たとえばIFN−α、IFN−βおよびIFN−γ、コロニー刺激
因子(C3F)たとえばM−C3FSGM−C3F、およびG−C3F、インタ
ーロイキン(IL)たとえばIL−1、IL−2、I L−3、IL−4、夏り
一5、I L−6、IL−7、IL−8および他のポリペプチド因子が挙げられ
る。
サイトカインレセプターは、上記サイトカインに結合するレセプターである。
「(プロティン)チロノンキナーゼ活性を有するレセプター」および「レセプタ
ーチロノンキナーゼJなる表現およびその文法上の変形は互(11こ同じ意味で
用いられ、一般に、大きな細胞外リガンド結合性ドメイン、ノングル疎水性膜貫
域およびチロノンキナーゼ触媒ドメインを有するレセプターを(,1Ls、シュ
レノンカー(1988)上記、およびウルリノヒおよび/ニレ/ンプj−(1,
990)上記によって定義されるように、配列の類似性および区別される構造的
特徴1こ基づいてサブクラス(現在の知見によればサブクラスI〜■)に分類す
ることカベできる。未知の機能の他の高度に保存された配列のうち、これらレセ
プターのチロノンキナーゼドメインは、A T Pへの結合部位の一部として機
能−1−る共通配グ1jG l y−X−G I Y−X−X−G I Y−X
(15〜20)Lys を含有する。
レセプターチロノンキナーゼは、それ自体のポリペプチド鎖内のチロノン残基と
同様に外来基質のリン酸化を触媒する。このファミリーには、インスリンレセプ
クー(インスリン−R)、上皮増殖因子レセプター(EGF−R) 、血小板由
来増殖因子レセプターAおよびB (P D G F −R−Aおよび−B)、
インスリン様増殖因子レセプター(jGF−1−R) 、コロニー刺激因子ルセ
プタ−(CSF−1−R)、肝細胞増殖因子レセプター(HGFr) 、HER
2/neu。
1(ER3/c−e rbB−3、IRRSXmrkおよび酸性繊維芽細胞増殖
因子(FGF)および塩基性FGFのレセプター(figおよびbekと称する
)が含まれる。オリゴマー形成メカニズムは、構造的に非常に類似したレセプタ
ー、たとえばPDGF−R−Aと−B、EGF−RとHER2/neu、または
インスリン−RとIGF−1−Rとの間でのハイブリッド複合体の存在の可能性
を暗示している[ハマチャーら(1989)上記;スーズ(Soos、 M、A
、)および7ノドル(Siddle、K、) 、Biochem、 J λ旦旦
、553〜563 (1989)コ。
E G F −Rは、1価リガンドによって活性化されるサブクラスルレセプタ
ーチロノンキナーゼのモデルとして扱うことができる。EGF−Rは、大きな細
胞外リガンド結合性ドメイン、ノングル疎水性膜貫通領域、および内因性のブロ
テイノチロノンキナーゼ活性を有する細胞質領域からなる約170.000kD
の一本鎖ポリペプチドである[ウルリソヒら、Nat凹re309.418〜4
25(1984)]。ヤヤーンおよびンユレフンガー[Biochemjstr
y 26.1434〜14i12 (1987) ; Biochemistr
y 24.1443〜1451 (1987)]は、哨製EGF−Rが迅速で可
逆的なEGF誘発オリゴマー形成を行うこと、およびレセプターのオリゴマー形
成がEGI’−Rの内因性特性であることを示した。
同様の結果は、コノエツトら[J 、 Biol、 Chem λ旦1.329
0〜3295 (1988)]によって生細胞においても得られた。初期の構造
−機能研究およびEGFレセプターの精製細胞外ドメインの電子顕微鏡による特
徴付けからの最初のデータに基づき、EGFレセプターの細胞外部分の組織化に
ついての4−ドメインモデルがウルリノヒおよびノユレノンガー(1990)上
記によって提唱されたうこのモデルにおいて、「ドメイン■」および「ドメイン
■」が、レセプターがそのリガンド(EGFまたはトランスフォーミング成長因
子−α(TGF−α)など)と特異的に相互作用することを可能とする決定基の
大部分を構成ことが提唱され、EGF結合性領域がドメイン■とドメインIとの
間に形成される裂は目に存在することが示唆された。HER2/neu[リ−(
Lee、J、)ら、9193〜9197 (1989)]およびXmrk[ウィ
ットブ07ト(Wittbrodt、 J 、 )ら、Nature 341.
415〜421 (1989)]はこのサブクラスに属する。
サブクラス■レセブターチロフンキナーゼの代表例はインスリン−Rおよび45
(1984)ニレヒラ−(Rechler、 M、 M、 )およびニスレイ
(Nissley、 S。
76〜1185 (1988);モーガン(Morgan)ら、Nature旦
λ旦、3071〜3072 (1987)E。ヘテロ四量体構造を有する[う7
(L aIllmer。
ンド結合は、ジスルフィド架橋により安定化したレセプター複合体内の2つのα
β半分のアロステリンク相互反応を誘発する[ウルリッヒ(1990)、上記]
。
このサブクラスにはまた、インスリンファミリーのリガンドに対する推定レセプ
ターであるIRRが含まれる[シア(Shier、P、)およびワット(Wat
t、 VoM、 )、J、Biol、Chem、264 、14605〜146
08 (1989) コ 。
サブクラス■レセプターチロ/ンキナーゼは、隣接するレセプターの二量体形成
を媒介する二量体リガンドに結合する。このサブクラスは、PDGF−Aおよび
−Bのレセプター、およびC3F−1のレセプターによって代表される。ヒトP
GDFは、ジスルフィド結合したA鎖およびB鎖からなる3つのイソ形として存
在する。これらイソ形は、2つの異なるが構造的に関連した細胞表面レセプター
: PGDF−R−AおよびPGDF−R−Bに結合する。八−タイプのレセプ
ターは3つのすべてのイソ形(PGDF−AA、PGDF−ABおよびPGDF
−BB)に結合するが、一方、B−タイプのレセプターはPGDF−BBおよび
PGDF−ABにしか結合しない。PDGFは、二量体形成することによってそ
のレセプターを活性化する2価リガンドであることが示唆されており[ハマチャ
ーら、EMBOJ、旦、2489〜2495 (1989)] 、二量体形成が
リガンド結合後に起こることおよびレセプターキナーゼ活性化と密接に関連する
ことが示されている[ヘルプイン(Heldin、 C−H)ら、J、Biol
、Chem、264.8905〜8912 (1989)]。
チロ/ンキナーゼレセブターのサブクラス■には、最近記載された酸性FGFの
レセプター(FGF−Rf I g)および塩基性FGFのレセプター(FCF
B、)およびノンガー(Singer、 S、 J、) 、Proc、Natl
、Acad、 Sci、USA旦6.5449〜5453 (1989) 、お
よびその引用文献]。これらレセプターは、その細胞外ドメイン中に3つの関連
する配列繰り返しを示し、IL−ルセブターの対応領域に対して弱いが有意の相
同性を示す。
「ヘマトポエチンレセプタースーパーファミリー」なる表現は、活性化リガンド
に結合する細胞外ドメイン、短い縁膜切片、および細胞質中に存在するドメイン
の3−ドメイン構造を有するシングル−バス(single−pass)縁膜レ
セプターを定義するものとして用いる。これらレセプターの細胞外ドメインは、
約200〜210アミノ酸からなる細胞外リガンド−結合性ドメイン内に低いが
有意の相同性を有する。この相同領域は、該領域のN末端側半分に位置する4つ
のシスティン残基、および膜貫通ドメインのすぐ外側に位置するT r p−3
e t−X −T r p−5c r (WSXWS)モチーフを特徴とする。
これらレセプターの構造的および機能的な一層の詳細はニスマンら(1990)
上記によって提供される。
たとえば、IL−1、[1,−2,11−3、I L−4、!L−5、IL−6
、I L−7、プロラクチン、胎磐性ラクトゲン、成長ホルモン、GM−C3F
、G−C9F、M−C3Fおよびエリトロポエチンのレセプターはこのレセプタ
ーファミリーの成員として同定されている。
IL−2レセプターのl−2に誘発されたオリゴマー形成は、たとえばオグラ(
○gura、 T、 )ら、Mat、 Biol、Med、5.123〜13
(1988)に報告されている。彼らは、!L−2のそのレセプターに対する高
親和性結合が、IL−2レセプターα−サブユニット(p55)、β−サブユニ
ット(p75、rコンバーター(converter)とも呼ばれる」)、およ
びIL−2からなる3量複合体を化学的架橋によって生成させること示した。単
一のhGH分子によるhGH−Rの細胞外ドメインの二量体形成がhGHレセプ
ターおよび他の関連するサイトカインレセブターのノブナル伝達メカニズムに関
係が深いことがカニンガムら(1991)上記によって提唱された。
「神経成長因子レセプター(NGFR)スーパーファミリー」なる表現は、シス
ティンに富むモチーフ(低親和性NGFR中で最初に同定された)の存在によっ
て定められる膜タンパク質のファミリーを記載するのに用いる。マレ・ソトおよ
びバークレイ上記によって最初に記載されたこのスーパーファミリーには、腫瘍
壊死因子の2つのレセプター(TNFR−1およびTNFR−I[)および未だ
機能が決定されていない2つのリンパ球タンパク質が含まれる。
本明細書および請求の範囲において使用する「第一のレセプター」および「第二
のレセプター」なる語は、リガンドによって誘発されたレセプターの活性化の結
果としてインビボでヘテロオリゴマー(ヘテロニ量体)を形成することができる
レセプターを示すものとして用いる。そのようなレセプターは、通常、類似の(
好ましくは同一の)細胞タイプ上に位置し、構造的相同性を示すが、必ずしもそ
の必要はない。特定の聾様において、第一のレセプターおよび第二のレセプター
は、その活性ドメインにおいて少なくとも約75%の相同性、好ましくは少なく
とも約80%の相同性、さらに好ましくは少なくとも約85%の相同性を示し、
好ましくは生理学的機能も類似している。これまで、たとえばPGDF−R−A
および−B、EGF−RおよびHER2/neu、またはインスリン−Rおよび
IGF−1−Rなどのレセプター間でヘテロ−レセプター複合体が存在するかも
しれないことが言われていた。ヒト染色体3(3p21)上のDNF15S2遺
伝子座上で最近同定された遺伝子[ハン(Han、 S、)ら、B 1oche
+畦銭α旦旦、9768〜9780 (1991)]によってコードされるHG
FおよびHGF一様タンパク質のレセプターも、ヘテロ−二量体形成の候補であ
る。2つのレセプター間でのへテロニ量体形成は、分析化学の標準法、たとえば
非変性ゲル電気泳動によって検出することができる。好ましい方法において、こ
れらレセプター間の相互作用は、共有結合架橋剤を利用することによって、とり
わけEGF−Hについてコンエツトら(1988)上記によって記載されている
ようにして、安定化することができ、共有結合し架橋したレセプターはSDSゲ
ル−電気泳動によって分析することができる。
「リガンド」なる語は、上記レセプターに特異的に結合することができる有機分
子、またはペプチドもしくはポリペプチド配列を意味するものとして用いる。
この定義には、レセプターに対するあらゆる天然のリガンドまたは少なくとも定
性的なレセプター結合能を保持しているその領域または誘導体が含まれる。この
定義から特に排除されるのは、レセプターに対する(アゴニストおよびアンタゴ
ニスト)抗体および抗体と該抗体に対する抗原との非共宵結合体である。
本発明に従って使用する分子において、第一のリガンドおよび第二のリガンドは
同一かまたは異なっていてよく、天然の2価リガンドからの2つの異なるレセプ
ター結合性ドメイン、または少なくとも同じかまたは2つの異なるレセプターに
対する2つの同一または異なるリガンドからのレセプター結合性ドメイン、およ
びそのような天然のレセプター結合性配列の誘導体を含む。構造的および/また
は機能的に類似のレセプター間に/%イブリッド複合体がオリゴマー形成活性化
メカニズムの一部として存在するかもしれないことが提唱されている。そのよう
なレセプターは、たとえば、A−タイプおよびB−タイプのPDGFレセプター
、EGF−RおよびHER2/neu、インスリン−RおよびIGF−1−Rで
ある。幾つかの場合には、ヘテロニ量体形成はすでに示されている[ハマチャー
ら(1989)上記、スーズおよびンッドル(1989)上記]。そのような密
接に関連したレセプターに対するリガンドのレセプター結合性ドメインからなる
分子は、特に本発明の範囲に包含される。
「誘導体」なる語は、アミノ酸配列および糖付加変異体、および天然リガンドの
共有結合修飾を定めるものとして用いる。
「変異体」なる語は、天然りガントのアミノ酸配列および糖付加変異体を定める
ものとして用いる。
「天然リガンド」および「野性型リガンド」なる語は互いに同じ意味で用い、天
然に存在するりガントアミノ酸配列を指し、天然採取源から精製した、化学的に
合成した、または組換えにより製造したそのようなリガンドの成熟、プレープロ
およびプロ形態を含む。各個体のアミノ酸配列における1または2以上のアミノ
酸の相違によって示されるように、天然の対立遺伝子変異が存在し、個体間で起
こり得ることが理解されるであろう。これら対立遺伝子変異は本発明の範囲に特
に包含される。
「アミノ酸」とは、天然に存在するすべてのし一α−アミノ酸をいう。アミノ酸
は、1文字または3文字表示のいずれかにより同定される:Asp D アスパ
ラギン酸
Glu E グルタミン酸
Met M メチオニン
lie I イソロイノン
Phe F フェニルアラニン
His Hヒスチジン
TrpW トリプトファン
Gln Q グルタミン
Asn N アスパラギン
これらアミノ酸は、化学組成および側鎖の特性に従って分類することができる。
アミノ酸は、荷電したものと荷電していないものとの2つのグループに大きく分
けることができる。これら各グループをさらにサブグループに分けてアミノ酸を
一層正確に分類する。
■、荷電アミノ酸
酸性残基:アスパラギン酸、グルタミン酸「アミノ酸配列変異体」なる語は、リ
ガンドの天然の配列に比べてそのアミノ酸配列に幾つかの相違を有する分子を意
味する。通常、アミノ酸配列変異体は、天然のリガンドの少なくとも一つのレセ
プター結合性ドメインと少なくとも約70%の相同性を有し、好ましくは、天然
のリガンドのレセプター結合性ドメインと少なくとも約80%、一層好ましくは
少なくとも約90%の相同性を有するであろう。アミノ酸配列変異体は、天然の
りガントのアミノ酸配列内のどこがの位置に、置換、欠失、および/または挿入
を有する。
「相同性」は、配列を並べ、最大の相同性パーセントを得るために必要ならギヤ
ノブを導入した後、候補アミノ酸配列中において天然のりガントのレセプター結
合性ドメインのアミノ酸配列中の残基と同一の残基のパーセントとして定義され
る。整列のための方法およびコンピュータープログラムは、当該技術分野におい
てよく知られている。
置換変異体とは、天然の配列中の少なくとも1つのアミノ酸残基が除去され、そ
の同じ位置に異なるアミノ酸が挿入されたものである。置換は、該分子中の1の
みのアミノ酸が置換されている場合には単一(single)であり、同分子中
で2またはそれ以上のアミノ酸が置換されている場合には複数(multipl
e)である。
挿入変異体とは、天然のりガント配列中の特定位置におけるアミノ酸のすぐ隣に
挿入された1または2以上のアミノ酸を有するものである。アミノ酸のすぐ隣と
は、該アミノ酸のα−カルボキシルまたはα−アミノ官能基のいずれかに結合し
ていることを意味する。
欠失変異体とは、天然のりガントアミノ酸配列中の1または2以上のアミノ酸が
除去されているものである。通常、欠失変異体は該分子の特定領域中の1または
2のアミノ酸が欠失しているであろう。
「糖付加変異体」なる語は、天然リガンドとは異なる糖付加プロフィルを有する
リカノドを指すものとして用いる。ポリペプチドの糖付加は、一般に、N−結合
または〇−結合のいずれかである。N−結合とは、アスパラギン残基の側鎖への
炭水化物残基の伺加をいう。アスパラギン−X−セリンおよびアスパラギン−X
−トレオニン(式中、Xはプロリン以外のすべてのアミノ酸である)で示される
トリペプチド配列は、該アスパラギン側鎖への炭水化物残基の酵素的付加のため
の認識配列である。〇−結結合付付加は、糖類のN−アセチルグルコサミン、カ
ラクトースまたはキノロースの一つがヒドロキシアミノ酸、最も一般的にはセ・
ノンまたはトレオニン(こ14加することをいうが、5−ヒドロキシプロリンま
たは5−ヒドロキシリノンも〇−結結合付付加関与する。天然の対応物と比較し
てリカノド中に存在する炭水化物残基の位置および/または性質におけるあらゆ
る相違が本発明の範囲に包含される。
天然のりガントの糖付加パターンの決定は、HPAEクロマトグラフィー[ハー
プイー (Hardy、 M、 R,) ら、Anal、 B iochem
よヱ旦、54〜62 (1988)コ、グリコジル結合組成を決定するためのメ
チル化分析[リンドバーグ983)]、NMR分光分析、買置分光分析などを含
む、分析化学のよく知られた方法により行うことができる。
簡単のため、天然のリガンドの糖付加パターンの変化は、とりわけアミノ酸配列
変異体に関して上記で記載した方法を用い、通常、DNAレベルで行う。
本発明のりガントへのグリコンドの化学的または酵素的カンプリングもまた、炭
水化物置換基の数またはプロフィルを修飾または増加させるのに用いることがで
きる。これら手順は、〇−結合(またはN−結合)糖付加し得るポリペプチドを
製造する必要がないという点で有利である。使用したカップリング様式に依存し
て、糖は、(a)アルギニンおよびヒスチジン、(b)遊離のカルボキシル基、
(C)ンステインの遊離のヒドロキシル基などの遊離のヒドロキシル基、(d)
セリン、トレオニンまたはヒドロキシプロリンの遊離のスルフヒドリル基などの
遊離のスルフヒドリル基、(e)フェニルアラニン、チロノンまたはトリプトフ
ァンの芳香族残基などの芳香族残基、または(f)グルタミンのアミド基に結合
させることができる。これら方法は、WO87105330(1987年9月J
1日公開)、およびアブリン(Aprin)およびリストン(Wriston)
のCRCCrit、Bioche+n、259−306頁に記載されている。
リガンド上に存在する炭水化物残基はまた、化学的または酵素的に除去すること
ができる。化学的脱糖付加には、トリフルオロメタンスルホン酸または等価な化
合物にKNすることを要する。この処理の結果、結合糖(linkingsug
ar)以4は殆どまたはすべての糖が開裂され、ポリペプチドは完全なままで残
される。
化学的脱糖付加は、ハキムノン(HakilIIuddin)ら、A rch、
B iochew、 B 1ophys259.52 (1987)およびア
ミノ(Edge)ら、Anal、 B iochem 118゜131 (19
81)に記載されている。炭水化物残基の除去は、トタクラ(T hotaku
ra)らのMCth、 Enzymol よ1旦、350 (1987)に記載
にされているように、種々のエンドグリコ/ダーゼおよびエキソグリコンダーゼ
により行うことができる。糖付加は、ダスキン(Duskin)らのJ、Bio
l、Chem、2旦113105 (1982)に記載されているように、ツニ
カマイシンによって抑制される。ツニカマイシンは、タンパク質−N−グリコノ
ダーゼ結合の形成を阻害する。
本明細書におけるリガンドの付け加変異体はまた、適当な宿主細胞を選択するこ
とによって製造することができる。たとえば、酵母は哺乳動物系とは有意に異な
る糖付加を導入する。同様に、リガンドの採取源とは異なる種(たとえば、ハム
スター、マウス、昆虫、ブタ、ウシまたはヒツジ)または組織(たとえば、肺、
肝臓、リンパ球、間充織または表皮)の哺乳動物細胞を、変異体糖付加を導入す
る能力について日常的にスクリーニングできる。
「リガンド変異体」および「変異体リガンド」なる語は相互に同じ意味で用いら
れ、天然のリガンドのアミノ酸配列変異体および付け加変異体の両方を含む。
「共有結合誘導体」には、有機のタンパク質性または非タンパク質性の誘導体化
剤による天然のりガントの修飾、および翻訳後修飾が含まれる。共有結合修飾は
、爾来、選択された側鎖または末端残基と反応することができる有機誘導体化剤
にリガンドの標的アミノ酸残基を反応させるか、または選択された組換え宿主細
胞中で機能する翻訳後修飾の機構を利用することによって導入されている。得ら
れた共有結合誘導体は、生物学的活性にとって、イムノアッセイにとって、また
は組換え糖タンパク質のイムノアフィニティー精製のための抗リガンド抗体の調
製にとって重要な残基の同定に向けられた計画において有用である。そのような
修飾は当該技術分野における通常の技術の範囲内であり、不当な実験を行うこと
なく行うことができる。ある種の翻訳後修飾は、発現されたポリペプチドに対す
る組換え宿主細胞の作用の結果である。グルタミンおよびアス/(ラギン残基は
、しばしば翻訳後に脱アミド化されて対応グルタミン酸およびアスノくラギン酸
に変えられる。別法として、これら残基は、穏やかな酸性条件下で脱アミド化さ
れる。
これら残基のいずれの形態も、本発明に従って用いるリガンド中に存在していて
よい。他の翻訳後修飾としては、プロリンおよびリシンのヒドロキシル化、セリ
ンまたはトレオニン残基のヒドロキシル化のリン酸化、リシン、アルギニンおよ
びヒスチジン側鎖のα−アミン基のメチル化が挙げられる[クレイトン(T、
E。
Creighton) 、Proteins : 5tructure and
Mo1ecular Properties、フリーマ:/ (W、 H,F
reeman & Co、 ) 、サンフランシスコ、79〜86頁(198
3)]共有結合誘導体には、とりわけ、本発明のリガンドが非タンパク質性ポリ
マーに共有結合した融合分子が含まれる。非タンパク質性ポリマーは、通常、親
水性合成ポリマー、すなわち天然では他の仕方では認められないポリマーである
。しかしながら、天然から単離されるポリマーがそうであるように、天然に存在
し組換えまたはインビトロ法で製造されるポリマーが有用である。親水性ポリビ
ニルポリマー、たとえばポリビニルアルコールおよびポリビニルピリロドンはこ
の発明の範囲に包含される。特に有用なのは、ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコールなどのポリビニルアルキレンエーテル類である。
リガンドは、米国特許第4.640.835 ; 4.496.689 ; 4
.301.144+4.670.417;4.791.192または4.179
,337に記載されているような仕方で、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコールまたはポリオキシアルキレン類などの種々の非タンパク質性ポリ
マーに結合させることができる。
本発明に従ってレセプターを活性化することができる天然のリガンドおよびその
誘導体は、当該技術分野でよ(知られており、または当該技術分野で公知の方法
により製造することができる。
本発明の実施可能性を、まずHGFr/HGFベアまたはHGF変異体/リガン
ドベアについて示した。HGFは、最初は肝細胞に対するマイトジェンとして同
定された[ミカロブーロス(Michalopoulos)ら、Cancer
Res、4迭、4414〜4419 (1984);ラッセル(Russel)
ら、J 、 Ce11. Physiol土上旦、183−192 (1984
)およびナカムラ(Nakaiura)ら、B iochemら(上記)は、部
分的に肝切除したラットの血清からのHGFの精製を報告した。
その後、I−I CFはラットの血小板から精製され、そのサブユニット構造が
決定された[ナカムラら、P roe、 Natl、Acad、 Set、 U
SA、旦旦、6489〜6493 (1986);およびナカムラら、FEB
S Letters 224.311〜316(1987)loヒト血小板から
のヒトHGF (huHGF)の精製は、ゴーダ(Gohda)らによって最初
に記載された[J、C11n、 Invest、8ユ、414〜419(198
8)コ。
う、トHGFおよびhuHGFの両方とも分子的にクローニングされており、そ
れにはrdelta5 HGFJと称する5つのアミノ酸が欠失した天然に存在
する変異体のクローニングおよび配列決定も含まれるしミャザワ(Miyaza
冒a)ら、Biochem、BiophyS、Res、Comm、1旦旦、96
7〜973 (1989);ナカムラら、Nature 342.440〜44
3 (1889):セキ(S eki)ら、Biochem、and Biop
hys、 Res、 Commun、172.321〜327 (1990);
タンo (Tashiro)ら、Proc、 Natl、 Acad、 Sci
、 U S A 8ヱ、3200〜3204 (1990):オカノマ(Oka
jima)ら、Eur、 J 、 B iochem 工93.375〜381
(1990)コ。
成熟形態のhuHGF 代ト血清から精製された主要形態に対応する)は、ヒト
プロホルモンをアミノ酸R494とV2O3との間でタンパク質加水分解開裂し
て得られるジスルフィド結合したヘテロニ量体である。この開裂工程により、4
40アミノ酸のαサブユニット(Mr69kDa)と234アミノ酸のβサブユ
ニット(Mr34kDa)とからなる分子が得られる。huHGF cDNAの
ヌクレオチド配列は、α鎖およびβ鎖の両方ともプレプロ前躯体タンノ(り質を
コードする単一の読み取り枠中に含まれることを明らかにしている。成熟hHG
Fの予測された一次構造において、鏡開S−8架橋は、α鎖のCys487とβ
鎖のCys604との間で生成される(ナカムラら、Nμ巴四、上記を参照)。
α鎖のN−末端にはメチオニン基で始まる54アミノ酸が先行してし)る。この
部分には、31残基の特徴的な疎水性リーダー(シグナル)配列およびプロ配7
11カベ含まれる。α鎖はアミノ酸55から開始され、4つのクリングルドメイ
ンを含む。
クリングル1ドメインは、α鎖のおよそアミノ酸128からおよそアミノ酸20
6にわたり、クリングル2ドメインはおよそアミノ酸211とおよそアミノ酸2
88との間であり、クリングル3ドメインはおよそアミノ酸303からおよそア
ミノ酸383にわたるものと定義され、クリングル4ドメインはおよそアミノ酸
391からおよそアミノ酸464にわたる。種々のクリングルドメインの定義は
他のタンパク質(プロトロンビン、プラスミノーゲン)のクリングル一様ドメイ
ンとの相同性に基づくものであり、それゆえ、上記制限はおおよそのものである
ことが理解されるであろう。現在までのところ、これらクリングルの機能は決定
されていない。huHGFのβ鎖は、セリンプロテアーゼの触媒ドメインと高い
相同性を示す(プラスミノーゲンセリンプロテアーゼドメインに対して38%の
相同性)。しかしながら、セリンプロテアーゼの触媒3つ組残基を形成する3つ
の残基のうち2つはhuHGFにおいて保存されていない。それゆえ、セリンプ
ロテアーゼ様のドメインにも拘わらず、hHGFはタンパク質加水分解活性は有
していないと思われ、β鎖の正確な役割は未だわかっていない。HGFには4つ
の推定糖付加部位が含まれ、これらはα鎖の294位および402位およびβ鎖
の566位および653位に位置する。
ヒト白血球から単離したcDNAの一部において、インフレームの15塩基対の
欠失が観察された。該cDNA配列のCO3−1細胞中での一過性発現により、
クリングル1ドメイン中の5アミノ酸を欠失したコードHGF分子(delta
5 HGF)は完全に機能性であることが明らかとなった(セキら、上記)。
最近、成1!!1huHGFのN−末端のフィンガーおよび最初の2つのクリン
グルドメインのコード配列を含有する別のスプライス形態であるhuHGF転写
物に対応する天然に存在するhuHGF変異体が同定された[チャン(Chan
)ら、称する)は、成熟huHGFの競合アンタゴニストであると提唱されてい
る。
ラットHGFのアミノ酸配列をhuHGFのアミノ酸と比較すると、2つの配列
が高度に保存されており、同じ特徴的な構造特性を有することがわかった。ラツ
トHGFにおける4つのクリングルドメインの長さはhuHGFにおけるものと
全く同じである。さらに、ノステイン残基は全(同じ部位に位置しており;類似
の3次構造を有することを示している(オカノマら、上記;タン口ら、上記)。
本明細書において使用する「肝細胞増殖因子」、rHGFJおよびrhuHGF
Jなる語は、野性型の(ヒト)HGFのレセプターに特異的に結合することので
きる(ヒト)増殖因子を指し、該増殖因子は一般に6つのドメイン(フィンガー
ドメイン、クリングル1ドメイン、クリングル2ドメイン、クリングル3ドメイ
ン、クリングル4ドメイン、およびセリンプロテアーゼドメイン)を有する構造
を有するが、にもかかわらず定性的なHGFレセプター結合能を保持しているな
らば、もっと少ないドメインを有していてもよいし、またはそのドメインの幾つ
かを繰り返し有していてもよい。この定義には、とりわけ、セキら(上記)によ
って開示されたde l ta5 huHGFが含まれる。「肝細胞増殖因子」
およびrHGFJなる語はまた、あらゆる非ヒト動物種からの肝細胞増殖因子、
とりわけラットトICFをも包含する。
「野性型ヒト肝細胞増殖因子」、「天然ヒト肝細胞増殖因子」、「野性型(wt
)huHGFJおよび「天然huHGFJなる語は、天然の配列ヒトHGF。
すなわち、ミャザワら(上記)(1989)またはナカムラら(上記)(198
9)によって公開されたcDNA配列によってコードされるものを指し、天然の
採取源から精製され、化学的に合成され、または組換えにより製造された、成熟
影響、プレ形態、ブレープロ形態およびプロ形態を含む。ミャザワらおよびナカ
ムラらによって報告された配列は、14のアミノ酸が異なっている。この差異の
理由は定かではない、冬型またはクローニング人為処理物が可能性として挙げら
れる。両配列とも、本発明の目的のために上記で定義した術語により特に包含さ
れる。各個体のアミノ酸配列における1または2以上のアミノ酸の相違によって
示されるように、天然の対立遺伝子変異が存在し、個体間で生じ得ることが理解
されるであろう。本明細書における変異体h u HG F分子中のアミノ酸位
置は、ミャザワら(1989)(上記)の番号付けに従って示しである。
HGFのアミノ酸配列変異体における構造−活性相関および構造−レセブタ−結
合性相関の最近の研究において(その結果を本明細書の実施例に開示する)、リ
ガンド結合性および/または活性化にとって重要なドメインが野性型HGFアミ
ノ酸配列配列中定されている。β鎖かまたはβ鎖に加えて順に増加するクリング
ルのいずれかを欠失させることによって、HGFの多くのC末端欠失体を調製し
た。HGFの第一のクリングルの欠失(変異体ΔKl)は、生物学的活性に最も
影響を及ぼし、少なくとも100倍の減少を示した(SA wt rhuHGF
のく02%)。同様に、この変異体はwt huHGFとの結合に対して競合す
ることができなかったので、該変異体の結合性もまた影響を受けた。他のすべて
のクリングルの欠失(変異体Δに2、Δに3またはΔに4)もまた、マイトジェ
ン活性のひどい減少を誘発する。しかしながら、これら欠失変異体のレセプター
結合親和性(Kd)は、wt rhuHGFで観察されたものと殆ど変わらない
ままであった。これらデータは、クリングルに3およびに4がレセプター結合に
必要ではないことを示しており、変異体N−303(アミノ酸配列がHGF/N
K2に非常に類似している)がHGFレセプターへの結合に対して充分に競合す
る能力を保持している(Kd〜280pM)という意味において、ミャザワら(
1991)(上記)およびチャンら(1991)(上記)によって以前に観察さ
れた結果と一致した。さらに、レセプターに結合するにはN−303で充分であ
るという観察、およびHGFレセプターに結合するには第二のクリングルは必要
ではない(該分子の残りとの関係において)という観察は、レセプター結合性ド
メインがhuHGFのフィンガーおよび第一のクリングル内に含まれることを示
唆している。
HGFのプロテアーゼドメインの機能的重要性を評価するため、可能なセリン−
プロテアーゼ活性部位を再構成するために幾つかの一重、二重および三重変異を
作製した。野性型hHGFアミノ酸配列の534位、673位および692位に
アミノ酸置換を行った。たいていの場合、リガンド結合親和性は実質的に減少す
ることな(、生物学的活性は実質的に減少した。二重変異体Q534HSY57
3SおよびY673S、V692Sの生物学的活性および三重変異体Q534H
1Y673S、V692Sの生物学的活性はWT rhuHGFに比べて3%未
満であった。しかしながら、これら変異体のKdは野性型のヒトトIGF分子の
Kdと′N意に異ならなかった。これら結果は、HG Fのβ鎖内のある種の変
異はマイトツエン活性を阻害するが、HGFのレセプター結合能には有意の影響
を及ぼさないことを示している。それゆえ、これら変異体はレセプター結合の後
の活性は欠失していると思われる。
HGFのレセプター結合能を増大させる可能性のある変更は、たとえば、可能な
セリンプロテアーゼ活性部位に対応するアミノ酸領域中に存在する。この領域は
、野性型huHGFアミノ酸配列におけるアミノ酸Q534、Mo73およびM
o92を包含する。これらアミノ酸を他のアミノ酸、好ましくは異なるサイズお
よび/または極性を有するアミノ酸と置換すると、HGF変異体のレセプター結
合特性をさらに改善すると思われる。
他の変更は、HGF分子のC末端および/またはクリングルドメイン中にある。
上記欠失変異体に加えて、クリングル1ドメイン内に変更を有するHGF変異体
も非常に興味がある。本発明者らはレセプター結合性ドメインがHGF分子のフ
ィンガー領域およびクリングル1領域内に含まれることを見いだしたので、これ
らドメイン内でのアミノ酸の変更は本発明の変異体のレセプター結合特性(およ
び生物学的活性)を有意に変えるであろうことが予想される。クリングル構造中
の内部に最も暴露された残基における変更は、特にHGF変異体のレセプター結
合特性および/または生物学的活性の大きな変化を引き起こす傾向がある。
チロノンキナーゼ活性を有するレセプターに対する他のリガンドは市販されてお
り(たとえば、インスリン)、および/またはそのヌクレオチド配列およびそれ
から導かれたアミノ酸配列によって特徴付けられている。その生物学的活性もま
た知られている。
EGFおよび関連タンパク質は知られているこカーペンタ−(Carpente
r、 G、 )およびコーエン(Cohen、 S、) 1.へ曲uRCvBl
OChem、43.193〜216(1979)、マノサンク(Nlassan
que、 J、) 、J、 Biol、 Chcm、255.21393〜21
396 (1990);グレイ(Gray、7\、)ら、%ature 303
.722−725 (1983):ベル(Be11. G、 I 、 ) ら、
Nucl、、八cid、 Res 上4、8427〜8446 (1986)
コ 。
ヒトインスリン様増殖因子1および2 (ICF−1およびIGF−11)のア
ミノ酸配列および調製は、たとえばCP128.733 (1984年12月1
9日公開)に開示されている。
HER2/neu (p185””りに対するリガンドは「ヘレグリン−2(h
eregulin−2) (HRG2) Jポリペプチドと呼ばれ、HRG2−
aおよびHRG2−β1、−β2および−β3を含む。これらリガンドおよびそ
の誘導体(アミノ酸配列変異体を含む)の構造、調製および使用は、継続中の米
国特許出願第07/705.256 (1991年5月24日出願):07/7
90,801(1991年11月8日出願)、および07/880.917 (
1992年5月11日出願)に開示されている。HRGのアミノ酸配列は、縁膜
結合増殖因子のEGFファミリーと多(の特徴が共通している。幾つかのヒトE
GF関連タンパク質のEGFモチーフの領域およびフランキング縁膜ドメインに
おけるアミノ酸配列を整列させると、ヘパリン結合性EGF様増殖因子(hep
arin−bindingEGF−1ike growth factor)
(HB−EGF) [ヒガンヤ? (Higashiyama)ら、5cien
ce 251.936〜939 (1991)] ;アンフマイグリン(amp
hiregulin) (AR) [プローマン(P lowman、 G、
D、 )ら、Mo1. Ce1l−α(TGF−α):EGF[ベルら(1,9
86)上記] 、およびシュワン鞘腫由来増殖因子(schwanoIIIa−
derived growth factor) [キムテ(Kimura、
H,)ら、1旦」、257〜260 (1990)]と比較的高程度の相同性を
示す。
チロノンキナーゼ活性を有するレセプターに対する2価リガンドの代表例は、血
小板由来増殖因子(PDGF)である。PDGFは、培養中の結合組織由来細胞
に対する血清中の主要なマイ1〜ツエンである[概観のため、ロス(Ross、
R,)ら、Ce1146.155−169 (1986)を参照コ、PDGF
は、ジスルフィド結合したAおよびBポリペプチド鎖からなる30kDの二量体
である。これら2本の鎖の3つのイソ形(PDGF−AA、PDGF−ABおよ
びPDGF−BB)のすべてが天然の採取源から同定され精製されている[ヘル
デイン(Hcldin、 C,−H,)ら、Nature 3工旦、511〜5
14 (1986)、ノ1マチャーら、Eur、 J 、 Biochcm、1
76.1790186 (1988);ストルーバント(S troobant
、 P、 )およびウォーターフィールド(Waterfield、 M、 D
、 )、EMBOJ、3.2963〜2967 (1984)]。これら異なる
イソ形は、おそらく2つの別々のレセプタークラスに対する異なる結合特異性の
ため、機能的活性において異なっていることがわかっている[ニスター(Nis
ter、 M、 )ら、Ce1152.791〜799 (1988);ヘルプ
インら、EMBOJ、ヱ、1387〜1393 (1988):”−ト(Har
t、 C,E、 )ら、5cience 2409.1529〜1531 (1
988)コ。八−タイプのPDGFレセプターは3つのすべてのイソ形fPDG
Fと結合するが、一方、B−タイプのレセプターはPDGF−BBとは高親和性
で結合し、PDGF−ABとは低親和性で結合するが、PDGF−AAとは評価
し得る親和性で結合しない。
他の2価リガンドは、ヒト成長ホルモン(hGH)である。hGHは、胎盤性ラ
クトゲン、プロラクチン、および成長ホルモンの他の遺伝的および種変異体を含
む相同(homologous)ホルモンファミリーの成員であり、通常、下垂
体ホルモンおよび造血ホルモンを含むヘマトポエチンのファミリーとして言及さ
れる[ニコル(Nicoll、 C,S、)ら、Endocrine Revi
ewsヱ、169 (1986)コ。
hGHのクローニング遺伝子は、大腸菌中で分泌形として発現されており[チヤ
ツクら、Gene55.189 (1987)] 、ヌクレオチド配列およびア
ミノ酸配列が報告されている[ゲソデル(Goeddel)ら、r’qatur
eλ旦1.544(1979);グレイ(Gray)ら、9μ民旦旦、247
(1985)]。ブタ成長ホルモン(pGH)の3次元折り畳みパターンが報告
されて(する[アブデル−メギド(Abdel−Meguid、 S、 S、)
ら、Proc、Natl、Acad、Sci、USA 846434 (198
7)]。hGHレセプターおよび抗体結合部位力(、同族体−スキャニング(h
omolog−scanning)突然変異誘発により同定されて0る[カニン
体およびN末端領域に変異を起こしたGH変異体が知られてL)る[ガートラ−
(Gertler)ら、Endocrinology 118.720 (19
86) :アノユケナーノーら、E ndocrinology上λ↓、414
(1987) 1およびバインダー991)およびその引用文献、およびWo
91105853に記載されている。
hGH変異体はまた、カニンガムら、5cience 244.1081 (1
989);およびS cienceλ迭旦、1330〜1336 (1989)
にも開示されている。
幾つかの他の造血リガンドの構造が最近決定された。顆粒球−マクロファージコ
ロニー刺激因子(GM−C3F)およびIL−4は、成長ホルモンよりも約60
残基短い。GM−C3Fの結晶構造[ディーデリクス(D 1ederichs
、 K、)ら、にしたが、以前には認められなかった構造モチーフ、長いクロス
オーバ一連結中の残基により生成されたB−リボンの短い領域を有していた。こ
れまでに利用できる証拠から、2つのトボロノー的に保存されたレセプター結合
性部位がヘマトポエチンの共通の論旨であると思われる。天然のhGHではこれ
ら2つの部位を用いて2コピーの同じレセプターに結合するが、!L−2、IL
−3、GM−C3Fその他の他の多くの場合には、等価な領域が2つの異なるレ
セプターサブユニットに対する結合性界面を生成する。
天然リガンド配列中のレセプター結合性ドメインは、X線研究、変異分析、およ
び抗体結合研究を含む当該技術分野で知られた方法により決定することができる
。変異法としては、エスケープ変異体(escape mutants)の選択
と組み合わせたランダム飽和突然変異誘発(random 5aturatio
n mutagenesis)法、挿入突然変異誘発(insertional
mutagenesis) 、および同族体−スキャニング突然変異誘発(ヒ
トリガンドからの配列(対応レセプターに結合する)を他の動物種、たとえばマ
ウスからの対応リガンドの非保存配列(該ヒトレセプターには結合しない)と置
換する)が挙げられる。リガンド中のレセプター結合性ドメインを同定するのに
適した他の方法は、アラニン−スキャニング(alanine−scannin
g)突然変異誘発として知られる[ALA−scan、カニンガムおよびウェル
ズは、荷電アミノ酸側鎖を含有する領域の同定を包含する。同定した各領域中の
荷電残基(すなわち、ArglAsp、His、Lys、およびGlu)をアラ
ニンで置換しく変異分子当たり一つの領域)、得られたりガントのレセプター結
合性を試験してレセプター結合性における該特定の領域の重要性を評価する。多
くのhGH変異体とともにポリペプチド中の活性ドメインを同定するための他の
方法が、WO90104788(1990年5月3日公開)に開示されている。
この方法によれば、ポリペプチドの選択アミノ酸領域を、該親ポリペプチドに比
べて標的物質(たとえば、レセプター)に対して異なる活性を有する類似ポリペ
プチドからの類似ポリペプチド領域で置換することにより、該ポリペプチド中の
活性ドメイン(たとえば、レセプター結合性ドメイン)を決定する。リガンド中
のレセプター結合性ドメインの位置付けを行うための他の強力な方法は、中和(
阻害)モノクローナル抗体(MAb)を用いることである。通常、これら方法お
よび同様の方法を組み合わせてレセプター結合性にとって重要なドメインの位置
付けを行う。
レセプター機能の活性化のためにオリゴマー形成を必要とするレセプターに対す
る上記および他のリガンドのアミノ酸配列変異体などの誘導体も知られており、
または前駆体または親リガンドをコードするDNAの部位指向性突然変異誘発に
よって該変異体をコードするDNAを得るなど、当該技術分野で公知の方法によ
り容易に:121製することができる。変異体リガンド分子をコードするDNA
の修飾によって該配列が読み取り枠から外れるようにしてはならず、二次mRN
A構造を生成し得る相補的領域を創製しないのが好ましい。変異体リガンドをコ
ードするDNAを適当な発現ベクター中に挿入し、ついで適当な宿主細胞をこの
DNAでトランスフエクノタンする。該宿主細胞を適当な培地中で培養すると該
DNAによってコードされるポリペプチドが産生され、該ポリペプチドが宿主細
胞の培地中に分泌される。これら技術については、以下にさらに詳しく記載する
であろう。
別法として、メリフィールド(Merrifield)によって記載されている
ように(J、Am、Chem、Soc、85 : 2149 [1963コ)、
天然リガンド分子のアミノ酸変異体を標準固相ペプチド合成法を用いたインビト
ロ合成により調製できるが、当該技術分野で知られた他の等価な化学合成法を用
いることもできる。固相合成は、保護したα−アミノ酸を適当な樹脂上にカップ
リングすることによって該ペプチドのC末端から開始する。アミノ酸のペプチド
鎖へのカップリングは、ペプチド結合の生成のために当該技術分野でよく知られ
た技術を用いて行う。
天然リガンド分子の糖付加変異体は、当該技術分野で知られた技術により調製す
ることができる。タンパク質へのグリコノドの化学的および酵素的カップリンい
て行うことができる。化学的カップリング法の利点は、比較的簡単であり、天然
の○−およびN−結合糖付加に必要な複雑な酵素機械装置を必要としないことで
ある。使用したカップリングモードに依存して、糖を(a)アルギニンおよびヒ
スチジン、(b)グルタミン酸およびアスパラギン酸の遊離カルボキシル基など
の遊離力ルボキ/ル基、(C)/スティンの遊離スルフヒドリル基などの遊離ス
ルフヒドリル基、 (d)セリン、トレオニンまたはヒドロキシプロリンの遊離
ヒドロキシル基などの遊離ヒドロキシル基、(e)フェニルアラニン、チロシン
またはトリプトファンの芳香族残基などの芳香族残基、または(f)グルタミン
のアミド基に結合させることができる。これら方法は、WO87105330(
1987年9月11日公開)に記載されている。天然リガンドに存在する炭水化
物は、たとえば、エンドグリコノダーゼH(Endo−H)(高マンノースおよ
びハイプリントオリゴ糖を(部分)除去できる)などのエンドグリコシダーゼを
用いることによって除去することができる。この処理は、それ自体公知の技術5
(1984)およびリトル(Little)ら、B iochem、23.6
191 (1984)の方法に従って行うことができる。より好ましくは、リガ
ンドの糖付加変異体は、DNAレベルで適当な変異を起こして所望の変化した糖
付加パターンを有するタンパク質を提供することによって製造する。
本発明によれば、第一のリガンドおよび第二のリガンド(同一であっても異なっ
ていてもよい)を互いに直接融合させてよい。そのような融合分子は、組換えD
NA技術の標準法を用い、コードDNA配列を適当な微生物または細胞培養液中
で発現させることによって調製することができる。別法として、化学合成によっ
て得ることもできる。
「異種リンカ−」なる語は、たとえば2価リガンドにおいて、天然の環境におい
て2つのリガンドを連結しているリンカ−とは異なることを条件に、2つのりガ
ント(上記定義した)を結合させる有機または無機リンカ−分子をいうものとし
て用いる。2つのリガンドが天然の環境にてアミノ酸で連結されているなら、そ
のような連結アミノ酸配列をコードするDNA配列と厳格な条件下でハイブリダ
イズすることのできるDNA配列によってコードされる変異体は術語「異種リン
カ−」なる定義から特に排除される。
「厳格な条件」とは、40%ホルムアミド、5XSSC(150mM NaCl
、15mMクエン酸三ナトリウム)、50mMリン酸ナトリウム(pH7,6)
、5×デンハルト溶液、10%デキストラン硫酸、および20μg/mlの変性
、切断したサケ精子DNAからなる溶液中に、378Cにて一夜インキユベート
し、ついでlX5SCで約50°Cにてフィルターを洗浄することをいう。
好ましい態様において、リンカ−は免疫グロブリン配列からなる。
「免疫グロブリン」なる語は、一般に、天然のrYJ配置をした通常ともにジス
ルフィド結合したL鎖またはH鎖からなるポリペプチドをいうが、四量体または
その集合体を含む該鎖の他の結合も本発明の範囲に包含される。
免疫グロブリン(Tg)およびその変異体のあるものは知られており、多くは組
換え細胞培養にてFl製されている。たとえば、米国特許第4.745.055
;EP256.654:フォーフナ−(F311kner) ら、Nature
λ旦8:286(1982): EP120.694 :EP125.023
+モリマン(Morrison)、J、 1mmun、1λ3ニア93 (19
79):ケーラー(Kohler)ら1.均王ユEP255.694;EP26
6.663;およびWo 88103559を参照。
再配列した(reassorted)免疫グロブリン鎖もまた知られている。た
とえば、米国特許第4.444.878 ;WO88103565;およびEP
68,763およびその引用文献を参照。本発明のキメラの免疫グロブリン部分
は、IgG−1、IgG−2、I gG−3またはIgG−4サブタイプ、Ig
A、IgE、IgDまたはIgMから得ることができるが、IgG−1またはI
gG−3が好ましい。
適当な免疫グロブリン定常ドメイン配列に結合したレセプター配列(イムノアド
ヒー/ン(immunoadhesins) )から構築されるキメラは当該技
術分野で知られている。文献に報告されたイムノアドヒーシンとしては、T細胞
レセプター*[ガ(ホーミングレセプター)[ワトソン(Watson)ら、J
、 Ce1l Biol、よ1旦、03−1313 (1990)] ;CD
28*およびB7*[リンスリー(L 1nsley)991)コ :TNFレ
セプター[アンユケナーノーら、Proc、 Natl、 Acad、 Scf
。
23060〜23067 (1991)コ ;IgEレセプターα鎖*[リッジ
ウェイ(Rjdgvay)およびゴーマン(Gorman) 、J、 Ce1l
Biol、工1互、abstr。
1.448 (1991)コ 、HGFレセプター[マーク(Mark、 M、
R,)ら、1992、J 、 B iol、 Chem、提出]が挙げられる
(星印(*)は1ノセブターが免疫グロブリンスーパーファミリーの成員である
ことを示す)。これらイムノアドヒーシンはそれぞれ異なる目的を想定して製造
されたが、ヒト抗体の所望の化学的および生物学的特性の多くを所有していると
いう点で共通している。
リガンド−免疫グロブリンキメラは、継続中の出願第07/834.902号(
1992年2月13日出願)(L−セレクヂンリガンドについて)、第07/8
84.811号および第07/885.971号(ともに1992年5月18日
出願)(HGF変異体について)に開示されている。これらキメラは、レセプタ
ー−免疫グロブリンキメラの構築と同様にして製造することができる。
通常、リガンドはそのC末端にて免疫グロブリンの定常領域のN末端に可変領域
の代わりに融合させるが、セレクチン変異体のN末端融合も望ましい。
一般に、そのような融合物は免疫グロブリンH鎖の定常領域の少なくとも機能的
に活性なヒンジ、CH2およびCH3ドメインを保持している。融合はまた、定
常ドメインのFc部分のC末端側、またはH鎖のCHIのすぐN末端側またはL
鎖の対応領域にて行う。このことは、通常、適当なりNA配列を構築し、それを
組換え細胞培養中で発現させることによって行う。しかしながら、別法として、
この発明のりガント−免疫グロブリンキメラは公知方法に従って合成することが
できる。
融合を行う正確な位置は重要ではない、特定の部位はよく知られており、リガノ
ドー免疫グロブリンキメラの生物学的活性、分泌または結合特性を最適化するた
めに選択することができる。
ある態様において、ハイブリッド免疫グロブリンは、木賃的にWO911082
98に説明しであるように、単量体、またはへテロもしくはホモ多量体として、
とりわけ二量体または二量体として組み立てる。
好ましい態様において、リガンド配列(レセプターに対する結合部位を含有する
)のC末端を抗体(とりわけFcドメイン)(免疫グロブリン(たとえば、免疫
グロブリンG+(IgG 1))のエフェクター機能を有する)のC末端側部分
のN末端に融合させる。全H鎖定常領域をレセプター結合性部位を含有する配列
に融合させることも可能である。しかしながら、より好ましくは、パパイン開裂
部位(化学的にIgGFcを定める:H鎖定常領域の最初の残基を114として
残基216[コベットら、上記]、または他の免疫グロブリンの類似の部位)の
すぐ上流のヒンジ領域から開始される配列を融合に用いる。特に好ましい態様に
おいて、レセプター結合性部位を含有するアミノ酸配列を、IgG−1、IgG
−2またはIgG−3H鎖のヒンジ領域およびCH2およびCH3またはCHI
、ヒンジ、C[(2およびCH3ドメインと融合させる。融合を行う正確な部位
は重要ではなく、最適部位は日常的な実験によって決定することができる。
ある種の態様において、リガンド−免疫グロブリンキメラをヘテロ多量体として
、とりわけへテロニ量体またはへテロ四量体として組み立てる。一般に、これら
組み立てた免疫グロブリンは、知られたユニット構造を有するであろう。基本的
な4鎖構造ユニツトは、IgG、IgDおよびIgEが存在する形態である。
4鎖ユニツトは、一層分子量の大きな免疫グロブリンにおいて繰り返される81
gMは、一般に、基本的な4鎖ユニツトがノスルフイド結合により結合された二
量体として存在する。IgAグロブリンおよび場合によりIgGグロブリンは、
血清中で多量体の形態でも存在する。多量体の場合、各4鎖ユニツトは同じであ
っても異なっていてもよい。
本発明の範囲に包含される組み立てられたりガント−免疫グロブリンキメラの種
々の例示を以下に図示する
(a) 、八CL−AC,:
(b)AC,、−[AC,、、AC,−AC□、A C、−V 、、 C、、、
またはV、CL−AC,、] ;(C)ACL−ACs1− [ACs、−AC
o、ACL−VoCu、VLCL−ACs1、またはVLC−VhCl、] :
(d) ACL−VIICI+−[AC□、またはAC,−V、、C,、、また
はVLCL ACI+] ;(e) VLCL ACs [ACL VIICI
+、またはVLCL−AC1l〕 ;および(f) [A Y] 、−−[VL
CL VllC1lコ 、:(式中、Aは、該レセプターに選択結合することの
できる同一または異なるアミノ酸配列:
VLは、免疫グロブリンL鎖可変ドメイン;V11は、免疫グロブリントI鎖可
変ドメイン;CLは、免疫グロブリンL鎖定常ドメイン。
CHは、免疫グロブリンH鎖定常ドメイン。
nは、1を越える整数:
Yは、共有結合架橋剤の残基)
簡潔のため、上記構造では基本的な特徴のみを示しである;上記構造には免疫グ
ロブリンのJドメインまたは他のドメインは示していないし、ジスルフィド結合
も示していない。しかしながら、そのようなドメインが結合活性のために必要で
ある場合には、それらが免疫グロブリン分子中で占めている通常の位置に存在す
るように構築されるであろう。
別法として、本発明のリガンド配列は、免疫グロブリンH鎖配列とL鎖配列との
間に挿入して、キメラH鎖を含む免疫グロブリンが得られるようにすることがで
きる。この態様において、リガンド配列を、ヒンジとCH2ドメインとの間かま
たはCH2ドメインとCH3ドメインとの間のいずれかにて免疫グロブリンの各
アームにおいて免疫グロブリンH鎖の3゛末端に融合させる。同様の構築物がフ
ーゲンブーム(Hoogenboom、 H,R,)らのMo1. I auo
unol λ旦、1027〜1037 (1991)により報告されている。
本発明のりガント−免疫グロブリンキメラは、たとえば、EP125,023(
1984年11月14日公開)、米国特許第4.444.878 (1984年
4月24日発行) : vンロ(Munro、 A、 ) 、Nature 3
12.597 (1984)。
モリソンら、S cienceλ29.1202〜1207 (1985):バ
ーブ(Berg)ら、Proc、Natl、Acad、Sci、USA 8旦、
4723〜4727 (1991)]に開示されているように、2特異的抗体の
構築と同様にして構築される。
本発明における天然のりガントをコードするDNAは、該所望のリガンドに対す
るmRNAを有し検出可能なレベルで発現すると思われる組織から調製したcD
Nパライブラリ−から得ることができる。目的遺伝子または該遺伝子によってコ
ードされるタンパク質を同定すべく設計したプローブを用いてライブラリーをス
クリーニングする。cDNA発現ライブラリーに対し、適当なプローブには、通
常、該所望のタンパク質5同じまたは異なる種からのりガントcDNAの知られ
たまたは疑われる部分をコードする長さが約20〜80塩基のオリゴヌクレオチ
ド、および/または同じまたは類似遺伝子をコードする相補的または相同cDN
Aまたはその断片を認識し特異的に結合するモノクローナルまたはポリクローナ
ル抗体が含まれる。
所望の天然リガンドをコードする遺伝子を単離する他の手段は、米国特許第4゜
683.195号(1987年7月28日発行)、サンプルツク(5BHbro
ok)ら、モレキュラー・クローニング ア・ラボラトリ−・マニュアル(Mo
lecularCloning : A Laboratory Manual
) 、第2版、コールドスプリングハーバ−ラボラトリ−プレス、ニューヨーク
、1989の第14節、またはカレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー
・バイオロジー(Current Protocols inMolecula
r Biology) 、オースベル(Ausubel)ら編、グリーンパブリ
ッソングアソ/エイツアンドゥイリー−インターサイエンス1991の第15章
に記載されているように、複製連鎖反応(PCR)法を用いることである。
他の別法は、エンゲルス(Engels)ら、Agnew、 CheIl、 I
nt、 Ed、 Engl、λ旦、716 (1989)に記載の方法の一つ
を用いて、所望の(天然または変異体の)リガンドをコードする遺伝子を化学的
に合成することである。これら方法には、)・リエステル、亜リン酸塩、ホスホ
ルアミダイトおよびH−ホスホン酸法、PCRおよび他のオートプライマー(a
utoprimer)法、および固体支持体上のオリゴヌクレオチド合成が含ま
れる。これら方法は、該遺伝子の全核酸配列が知られているかまたは該コード鎖
に相補的な核酸の配列が利用できる場合に用いることができ、または標的アミノ
酸配列が知られている場合には、各アミノ酸残基に対して知られたおよび好まし
いコード残基を用いて可能な核酸配列を推定することができる。
この発明のリガンドのアミノ酸配列変異体は、野性型リガンドのタンl(り質コ
アをコードするDNA配列を変異させることによって構築するのが好ましい。一
般に、該DNAの特定の領域または部位(上記方法によって同定される)が突然
変異誘発の標的とされるため、このことを行うために用いる一般法は部位指向性
突然変異誘発と呼ばれる。これら変異は、制限エンドヌクレアーゼ(DNAを特
定の位置で開裂する)、ヌクレアーゼ(DNAを分解する)および/またはポリ
メラーゼ(DNAを合成する)などのDNA修飾酵素を用いて作成する。
以下に記載するのは、本発明のりガンドニ量体を製造するのに用いることのでき
る組換えDNA法のある種の一般に用いられる技術である。これら技術および同
様の技術は、天然リガンドのレセプター結合性ドメインの変異体、リンカ−(免
疫グロブリン起源のリンカ−を含む)を有するかまたは有しない天然リガンドと
変異体リガンドとの融合体を製造するのに等しく適している。これら技術および
同様の技術の詳細は、一般的な教科書、たとえば、サンプル・ツクら、上記、お
よびCurrent Protocols in Mo1ecualr Bio
logy、オースベルら編、上記1:l!己載本発明に従ったリガンド変異体を
含むリガンド変異体および二量体の調製1よ、初期に調製された変異体または該
タンパク質の非変異体をコードするDNAの部位特異的突然変異誘発によって行
うのが好ましい。部位特異的突然変異誘発(ま、所望の変異のDNA配列をコー
ドする特定のオリゴヌクレオチド配列、並び6二横切るノヤンクノタンの両部位
上に安定な二本鎖を形成するの1=充分なサイズおよび配列の複雑さを有するプ
ライマーを提供するための充分な数の隣接ヌクレオチドを使用することにより、
変異体を製造することを可能とする。一般(こ約20〜25ヌクレオチドの長さ
のプライマーが好ましく、変化させる配列のジャンクションの両部位上に約5〜
10残基が存在する。一般に、部位特異的突然変異誘発は、たとえばアデルマン
(Adelman)ら、DNA、2 :183 (1983)などの刊行物に例
示されているように、当該技術分野でよく知られている。
認識されるであろうように、部位特異的突然変異誘発法は、一般に、−重鎖と二
本鎖の両形態で存在するファージベクターを用いる。部位特異的突然変異誘発に
おいて有用な典型的なベクターとしては、たとえばメンノング(Messing
)ら、Th1rd C1eveland Symposium on Macr
omolecules and Recombinant DNAB
編者ウオルトン(A、Walton) 、エルセビエ、アムステルダム(198
1)に開示されているように、M13ファージなどのベクターが挙げられる。こ
れらファージは市販のものを容易に利用でき、その使用は一般に当業者によく知
られている。別法として、一本鎖ファージの複製起点を含有するプラスミドベク
ター(ベイラ(Veira)ら、Meth、 Enzymol、よ53 : 3
(1987))を用い、−重鎖DNAを得ることもできる。
一般に、部位指向性突然変異誘発は、たとえば、まずその配列内に関連するセレ
クチンをコードするDNA配列を含有する一本鎖ベクターを得ることによって行
うことができる。所望の変異配列を有するオリゴヌクレオチドプライマーを、た
とえばフレア(Crea)ら、Proc、Natl、Acad、 Sci、(U
SA) 、ユ河:5765 (1978)の方法によって一般に合成により製造
する。ついで、このプライマーを、一本鎖リガント配列含有ベクター内にアニー
ルし、大腸菌ポリメラーゼrクレノウフラグメントなどのDNA重合酵素に供し
て変異含有鎖の合成を完成させる。それゆえ、一方の鎖が最初の非変異配列をコ
ードし第二の鎖が所望の変異を有するヘテロ二本鎖が形成される。ついで、この
ヘテロ二本鎖ベクターを用いてJMIOI細胞などの適当な細胞を形質転換し、
変異配列の配置を有する組換えベクターを含むクローンを、32p−欄識した突
然変異誘発プライマーからなる放射能プローブへのハイブリダイゼーンタンによ
り選択する。
そのようなりローンが選択された後、変異領域を除き、所望の変異体の産生のた
めの適当なベクター、一般に適当な真核宿主の形質転換に典型的に用いられるタ
イプの発現ベクター中に入れる。本発明においては、チャイニーズハムスター卵
巣(CHO)細胞または293(グラハム(G rahall)ら、J 、 G
en、 Virol、、36 : 59 (1977)によって記載されたヒト
腎臓細胞)が、長期間安定なポリペプチド製造体の製造に好ましい。しかしなが
ら、とりわけ試験目的のために酵素の一過性の産生のみを所望する場合、他の多
くの細胞タイプを適切に用いることができることが知られているように、本発明
はCHO産生に限定されるものではない。たとえば、以下に記載するのは、たと
えば分析目的のためのりガント−免疫グロブリンキメラなどのリガンド変異体ま
たはりガンドニ量体の製造に都合のよい系を提供する293細胞を用いた一過性
の系である。
リガンドをコードするDNA配列中に変異を作製する他の方法には、制限酵素で
消化することにより該DNAを適当な位置で開裂し、適切に開裂されたDNAを
回収し、所望のアミノ酸をコードするオリゴヌクレオチドおよび平滑末端を有す
るポリリンカーなどのフランキング領域(または、ポリリンカーを用いる代わり
に、該リガンドをコードするDNAを開裂するのに用いた制限酵素で該合成オリ
ゴヌクレオチドを消化して粘着末端を生成させる)を合成し、ついで鉄台成りN
Aをリガンドをコードする構造遺伝子の残り中にライゲートすることが含まれる
。
PCR突然変異誘発
PCR突然変異誘発もまた、本発明を実施するためのりガンドニ量体を含むリガ
ンドを製造するのに適している。以下にはDNAについて記載するが、この技術
はRNAに対しても応用できることが理解される。PCR法とは、一般に以下の
手順をいう。PCRにおいて少量の鋳型DNAを出発物質として用いる場合には
、鋳型DNA中の対応領域と配列がわずかに異なるプライマーを用いて、該プラ
イマーが鋳型と異なる位置においてのみ鋳型配列と異なる特定DNA断片を比較
的多量に生成させることができる。変異をプラスミドDNA中に導入するには、
プライマーの一方を該変異の位置と重複し該変異を含有するように設計する;他
のプライマーの配列は該プラスミドの反対鎖の配列の広がりと同一でなければな
らないが、この配列は該プラスミドDNA中のいずれにも位置させることができ
る。しかしながら、これらプライマーによって最終的に結合されたDNAの全増
幅領域を容易に配列決定できるように、第ニプライマーの配列は第一プライマー
の配列から200ヌクレオチド内に位置しているのが好ましい。かく記載したよ
うなプライマー対を用いたPCR増幅の結果、該プライマーによって特定される
変異の位置、およびおそらくは他の位置にても異なる(鋳型コピーは若干エラー
を伴い易いので)DNA断片の集団が得られる。
生成物質に対する鋳型の比率が極めて低い場合には、生成物DNA断片のかなり
の部分は所望の変異を組み込んでいる。この生成物質を、標準DNA法を用い、
PCR鋳型として機能した該プラスミド中の対応領域と置換することができる。
変異策ニプライマーを用いることによって、または異なる変異プライマーを用い
て第二のPCRを行い、得られた2つのPCR断片を3(またはそれ以上)部分
ライゲーションによりベクター断片中に同時にライゲートすることによって、変
異を別々の位置に導入することができる。
宿主細胞培養およびベクター
チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞上およびヒト胚腎臓細胞株293[
ウアラウブ(U rlaub)およびチェイシン(Chasin) 、 Pro
c、 Natl、 Acad。
るベクターおよび方法は広範囲の真核生物の宿主細胞中で使用するのに適してい
る。
一般に、DNA配列の最初のクローニングおよび本発明に有用なベクターを構築
するには原核生物が好ましい。たとえば、大腸菌に12株294 (ATCCN
o、31.446)および大腸菌株W3110 (ATCCNo、27.325
)が特に有用である。他の適当な微生物株としては、大腸菌Bおよび大腸菌X1
776 (ATCCNo、31.537)などの大腸菌株が挙げられる。これら
例は、もちろん、例示にすぎず、限定を意図するものではない。
原核生物はまた、発現に有用である。上記株、並びにバシラス・サチリス(Ba
cillus 5ubtilis)などの桿菌、および池の腸内細菌、たとえば
サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium
)またはセラチア・マルセッサンス(Serratia marcesans)
、および種々のツユ−トモナス(P seudomonas)種が発現のため
に有用な宿主の例である。
一般に、宿主細胞と両立する種に由来するレプリコンおよび制御配列を含有する
プラスミドベクターをこれら宿主とともに用いる。ベクターには通常、複製部位
、並びに形質転換した細胞において表現型選択を与えることのできるマーキング
配列が含まれる。たとえば、大腸菌は一般に、大腸菌種に由来するプラスミドで
あるpBR322(たとえば、ポリバー(1301ivar)ら、9μ思、2+
95(1977)を参照)を用いて形質転換する。pBR322にはアンピシリ
ンおよびテトラザイクリン耐性の遺伝子が含まれているので、形質転換した細胞
を容易に同定する手段が得られる。pBR322プラスミドまたは他の微生物プ
ラスミドまたはファージはまた、それ自身のタンパク質の発現のために該微生物
によって使用することのできるプロモーターを含有しているか、または含有する
ように修飾する必要がある。
組換えDNA配列中築において最も一般に用いられるプロモーターとしては、β
−ラクタマーゼ(ペニノリナーゼ)およびラクトースプロモーター系(チャンク
(Chang)ら、Nature、 3ヱ5:615 (1978)+イタクラ
(I takura)モーター系(ゲノデルら、N配匪、旦:4057 (19
80):EP○出願公開第36.776Lおよびアルカリホスファターゼ系が挙
げられる。これらが最も一般的に用いられるものであるが、他の微生物プロモー
ターも発見および利用されており、そのヌクレオチド配列の詳細は出版されてお
り、当業名は、これら配列をプラスミドベクターと機能的にライゲートすること
が可能である(たとえば、ノーベンリ刈・(S 1ebenlise)ら、9旦
■、λ旦 269(1980)を参照)。
原核生物に加えで、酵母などの真核微生物もまた本発明に用いるのに適してし入
る。サツカロミセス・セレビシェ(S accharomyces cercv
isiae)また;ヨ(也の通常のパン酵母が真核微生物のなかでも最も一般的
に用いられるものであるが、多くの他の株も一般に利用できる。たとえば、サツ
カロミセス中での発現にはプラスミドYRp7 (ステインクコーム(S ti
nchcomb)ら、Nature、λ82 : 39(1979):キックス
マン(Kingsman)ら、9μ席、ヱ+ 141 (1979)、チェンバ
ー(T schemper)ら、9μ里、10 :157 (1980))が一
般に用いられる。このプラスミドには既にt rpl遺伝子が含まれており、ト
リプトファン中で増殖する能ツノを欠く酵母の変異株(たとえば、ATCCNo
、44゜076またはPEP4−1 (ンヨーンズ(Jones) 、Gene
tics、 8旦:12(1977)))に対する選択マーカーを提供する。つ
いで、酵母宿主細胞ゲノムの特性としてのt rpl病変の存在は、トリプトフ
ァンの不在下で増殖させることによって形質転換を検出するための有効な環境を
提供する。
酵母ベクター中の適当なプロモート配列としては、3−ホスホグリセリン酸キナ
ーゼのプロモーター(ヒノツエマン(Hitzcman)ら、J 、 B io
l、 Chew+、λ55 : 2073 (1980)) 、またはエノラー
ゼ、グリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ、ヘキソキナーゼ、ピルビ
ン酸デカルボキシラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、グルコース6〜リン酸イソ
メラーゼ、3−ホスホグリセリン酸ムターゼ、ピルビン酸キナーゼ、トリオース
リン酸イソメラーゼ、ホスホグルコースイソメラーゼおよびグルコキナーゼなど
の他の解糖系酵素のブロモ−げられる。適当な発現プラスミドの構築に際し、こ
れら遺伝子に付随する終止配列も発現しようとする所望の配列の3°側にで発現
ベクター中にライゲートして、mRNAのポリアデニル化および終止を提供する
ことができる。増殖条件によって制御される転写の他の利点を有する他のプロモ
ーターは、アルコールデヒドロゲナーゼ2、イソノドクロ、Z、 C、酸性ホス
ファターゼ、窒素代謝に関連する分解酵素、および上記グリセルアルデヒド3−
リン酸デヒドロゲナーゼ、およびマルトースおよびガラクトース利用を担う酵素
のプロモーター領域である。酵母に適合するプロモーター、複製起点および終止
配列を含有するいかなるプラスミドベフターも適している。
微生物に加えて、多細胞生物に由来する細胞の培養液もまた宿主として用いるこ
とができる。原則として、を椎動物または非を椎動物の培養液のいずれに由来す
るかに拘わらず、そのような細胞培養液はいかなるものでも利用できる。しかし
ながら、を椎動物細胞に興味が最も集中しており、培養液(組織培養液)中での
を椎動物細胞の増殖は近年における日常的な手順になってきている[T 1ss
ueCulture、アカデミツクプレス、クルース(K ruse)およびパ
ダーリン(Patterson) 、編者(1973)]、そのような有用な宿
主細胞株の例は、VEROおよびHeLa細胞、CHO細胞株、およびW2B5
、BHKSCO8−7、(ATCCCRL 1651)、293、およびMDC
K (ATCCCCL 34)細胞株である。そのような細胞のための発現ベク
ターには、通常、必要なリポソーム結合部位、RNAスプライス部位、ポリアデ
ニル化部位および転写ターミネータ−配列とともに、複製起点、発現すべき遺伝
子の前に位置するプロモーターが含まれる(必要なら)。
哺乳動物細胞中で使用するには、発現ベクター上の制御機能はしばしばウィルス
物質によって提供される。たとえば、一般に用いられるプロモーターは、ポリオ
ーマ、アデノウィルス2、および最も頻繁にはンミアンウイルス40 (SV4
0)に由来するものである。SV40ウィルスの初期プロモーターおよび後期プ
ロモーターは特に有用である。というのは、両者ともにSV40ウィルスの複製
起点をも含有する断片として該ウィルスから容易に得られるからである(ファイ
アーズ(F 1ers)ら、Nature、λヱ3 :113 (1978))
、より小さなまたはより大きなSV40断片も適当に用いることができるが、H
indI[[部位力)らウィルスの複製起点に位置するBgl1部位までにわた
る約250bpの配列を含むことを条件とする。さらに、所望の遺伝子配列に通
常付随するプロモーターまたは制御配列を利用することも可能であり、またしば
しば望ましいが、そのような制御配列が宿主細胞系と適合できることが必要であ
る。
複製起点は、一般に、SV40や他のウィルス(たとえば、ポリオーマ、アゾ八
vsv、BPV)源に由来するような外来の起点を含むようにベクターを構築す
るか、または宿主細胞の染色体複製機構によるかのいずれかにより提供される。
ベクターを宿主細胞染色体中に組み込む場合には、後者がしばしば充分である。
満足のいく量のリガンド変異体または二量体が細胞培養によって産生される。
しかしながら、第二のコード配列を用いた改善によって産生レベルをさらにもっ
と促進させることができる。第二のコード配列は、外から制御される因子(たと
えば、メトトレキセート(MTX))によって影響されるジヒドロ葉酸レダクタ
ーゼ(DHFR)を含むため、MTX11度を制御することによって発現を制御
することができる。
変異体セレクチンおよびDHFRタンパク質の両方をコードするDNA配列を含
む本発明のベクターによるトランスフェクションのために好ましい宿主細胞を選
択するにあたって、使用するDHFRタンパク質の種類を考慮することが適当で
ある。野性型のDHFRタンパク質を使用する場合には、DHFRを欠失してお
り、それゆえヒポキサンチン、グリシノおよびチミジンを欠く選択培地中での成
功したトランスフェクションに対するマーカーとしてDHFRコード配列を使用
することができるような宿主細胞を選択することが好ましい。この場合の適当性
の欠失したCH○細胞株である。
一方、MTXに対して低い結合親和性を有するDHFRタンパク質を制御配列と
して用いる場合には、DHFRの欠失した細胞を用いる必要はない。この変異体
DHFRはMTXに対して耐性であるので、宿主細胞自体がMTX感受性である
ことを条件として、MTX含有培地を選択手段として用いることができる。
MTXを吸収し得る殆どの真核細胞はMTXに対して感受性であると思われる。
そのような有用な細胞株の一つは、CHO株、CHO−Kl (ATCCNo、
CCL 61)である。
利用できる典型的なりローニングおよび発現方法哺乳動物細胞を宿主細胞として
用いる場合には、トランスフェクションは一般に、グラハムおよびファン・デア
・ニブ(Van der Eb) 、Virology、旦旦:546 (19
78)に記載されているように、リン酸カルシウム沈殿法によって行う。しかし
ながら、核注入、エレクトロポレーション、またはプロトプラスト融合などの、
細胞中にDNAを導入するための他の方法も適切に使用することができる。
酵母を宿主として用いる場合には、ヒネン(Hinnen) 、Proc、 N
atl、 Acad。
Sci、USA、75 : 1929〜1933 (1978)によつて教示さ
れているように、トランスフェクションは一般にポリエチレングリコールを用い
て行う。
原核細胞または実質的な細胞壁構築を含む細胞を用いる場合には、コーエン(C
ohen)ら、Proc、Natl、Acad、Sci、(USA)69 :
2110 (1972)に記載されているようなカル7ウムを用いたカルシウム
処理であるか、または一層最近ではエレクトロポレーションである。
所望のコード配列および制御配列を含む適当なベクターの構築には、標準ライゲ
ーション法を用いる。単離したプラスミドまたはDNA断片を開裂し、修飾しく
tailored) 、所望のプラスミドを生成するのに望ましい形態にて再ラ
イゲートする。
開裂は、適当な緩衝液中で1の制限酵素(または複数の酵素)で処理することに
より行う。一般に、約1μgのプラスミドまたはDNA断片を約20μmの緩衝
液中の約1単位の酵素とともに用い、特定の制限酵素に対する基賞量は製造業者
により特定される。37°Cで約1時間のインキュベーション時間で行うことが
できる。インキュベーション後、タンパク質をフェノールおよびクロロホルム抽
出により除去し、核酸をエタノール沈殿により水性フラクションから回収する。
平滑末端を必要とする場合には、調製物を10単位のDNAポリメラーゼIのフ
レノウ断片(フレノウ)で15℃にて15分間処理し、フェノール−クロロホル
ム抽出し、ついでエタノール沈殿させる。
開裂した断片のサイズ分離は、ゲノデルら、Nucleic Ac1ds Re
5S3 : 4057 (1980)に記載されているように6%ポリアクリル
アミドゲルを用L1て行う。
ライゲーションを行うには、正確なマツチングが得られるように適当に末端を修
飾したほぼ等モル量の所望の成分を、0.5μgのDNA当たり約10単位のT
4DNAリガーゼで処理する。(開裂したベクターを成分として用いる場合には
、細菌のアルカリホスファターゼで前処理することにより該開裂ベクターの再ラ
イゲーションを防ぐことが有用である。)上記のように、リガンド変異体は特定
の変異によって製造するのが好ましい。
本発明を実施するのに有用な変異体は、所望の変異のDNA配列をコードする特
定のオリゴヌクレオチド配列並びに充分な数の隣接ヌクレオチドを使用して、該
変異を横切る両側上に安定な二本鎖を形成するに充分なサイズおよび配列の複雑
さを宵する配列を提供することによって最も容易に生成できる。
プラスミド中で正しい配列が構築されたことを確認するための分析を行うには、
一般に、ライゲーション混合物を用いて大腸菌に12 (ATCC31,446
)または他の適当な大腸菌株を形質転換させ、適する場合には、成功した形質転
換体をアンピノリンまたはテトラサイクリン耐性により選択する。形質転換体か
ら7=クエンノングによって調製および分析する。
該DNAを哺乳動物細胞宿主中に導入し、安定な形質転換体を培地中で選択した
後、宿主細胞培養液を約20.000〜500.OOOnM濃度のMTX (D
HFR活性の競合的インヒビターである)の存在下で増殖させることによってD
HFRタンパク質コード配列の増幅を行う。有効な濃度範囲は、もちろんDHF
R遺伝子およびタンパク質の性質および宿主の特性に太き(依存する。明らかに
、一般的に定められた上限および下限を確かめることはできない。他の葉酸類似
体またはDHFRを阻害する他の化合物も適当な1度で用いることができる。し
かしながら、MTX自体が都合がよく、容易に入手可能であり、有効である。
特定の聾様において、リガンド−免疫グロブリンキメラ分子を本発明に従って用
いる。リガンド−免疫グロブリンキメラは、分泌タンパク質として培地から回収
することが好ましいが、分圧・ノブナルなしで直接発現される場合には宿主細胞
の溶解液から回収することもできる。該キメラがヒト由来のもの以外の組換え細
胞中に発現される場合には、変異体はそれゆえヒト由来のタンパク質を完全に含
まない。しかしながら、タンパク質に関して実質的に均質な調製物を得るには、
組換え細胞タンパク質から該変異体を精製する必要がある。第一の工程として、
培地または溶解液を遠心分離にかけて粒状の細胞破砕物を除去する。
ついで、たとえば、通常のクロマトグラフィー法、たとえばゲル濾過、イオン交
換、疎水相互作用、アフィニティー、イムノアフィニティークロマトグラフィー
、逆相HPLCの適当な組み合わせ、沈殿、たとえばエタノール沈殿、硫酸アン
モニウム沈殿、または好ましくはセファロースに共有結合させた抗HGF (ポ
リクローナルまたはモノクローナル)抗体を用いた免疫沈降により、該キメラを
混在可溶性タンパク質から精製する。ヘパリンに対する高親和性のため、HGF
はヘパリン−セファロースカラムなどでヘパリン上で都合よ(精製することがで
きる。当業者は、天然HGFに適した精製法には、組換え細胞培養での発現に際
してのHGFまたはその変異体の特性の変化を考慮した修飾が必要であることを
評価するであろう。
別の態様において、2つの(同一または異なる)リガンドを非免疫グロブリンリ
ンカ−で連結させる。このリンカ−は、これら2つのリガンドをレセプター結合
性機能を損なうことなく連結することのできる共有架橋剤の残基であるか、また
はそのような架橋剤によって生成が続発される連結であってよい。共有架橋試薬
については、そのような試薬の選択の手引きおよびその調製法を含めた簡潔な概
略がティ(Tae、ト1.Jr、)らのMetlt Enzymol、580−
609 (1983)およびその引用文献により提供されている。広範囲の種々
の架橋剤から特定の目的のために最も適した試薬を選択することは、充分に当業
者の技量に属するものである。
一般に、本発明の目的のためには、ゼロ長の(zcro −length)ホモ
またはへテロ2官能性架橋剤が好ましい。ゼロ長の架橋試薬は、いかなる外来性
の物質をも導入することなく2つのリガンドを直接結合させる。ノスルフィド結
合の生成を触媒する剤はこのカテゴリーに属する。他の例は、カルボジイミド、
クロロギ酸エチル、ウッドワード試薬に1、カルボニルジイミダゾールなどのよ
うな、カルホキ/基と第一級アミン基とを縮合さ惨てアミド結合を生成させる試
薬である。
ホモ2官能性試薬は2つの同一の官能基を有するが、一方、ヘテロ2官能性試薬
には2つの異なる官能基が含まれる。ヘテロ2官能性架橋剤の大部分は、第一級
アミン反応性の基とチオール反応性の基とを含む。ポルミルに対してチオールカ
ップリングするための新規へテロ2官能性リンカ−がバインデル(Heinde
l、 N、D、)らによって開示された(Bioconjugate Chew
、2.427〜430 (1991))。
好ましい態様において、共有架橋剤は、ジスルフィド(−S −S−)架橋、グ
リコール(−CH[OHココ−l−1[01−1] −)架橋、アゾ(−N=N
−)架橋、スルホン(−3[=Chコ−)架橋、まタハエステル(−C[=O]
−0−)架橋を生成し得る試薬から選択される。
異なるアプローチにおいては、リガンドをそのオリゴ糖を介して連結させる。
ポリペプチドリガンド上のオリゴ糖のアルデヒドへの化学的または酵素的酸化に
より、該分子上に独特の官能基が生成し、これら官能基は、たとえば、アミン、
ヒドラジン、ヒドラジドまたはセミカルバジドを含む化合物と反応することがで
きる。糖付加部位はポリペプチド分子中で充分に定められているので、酸化され
たオリゴ糖残基による選択的カップリングによって他のカップリング法に比べて
一層均一な生成物が得られるであろうし、リガンドのレセプター結合特性に関し
ても副作用が一層少ないことが期待される。炭水化物指向性へテロ2官能性架橋
剤は、たとえば、継続中の特許出願第07/926.077号(1992年8月
5日出願)に開示されている。
3以上のリガンド配列を種々の連結配列、たとえば架橋試薬を用いてカップリン
グすることが可能であり本発明の範囲に包含されることも理解されるであろう。
別の態様において、2またはそれ以上のりガントがポリペプチドリンカ−配列に
よって連結され、従って、それらリガンドのレセプターに一本鎖の多機能性ポリ
ペプチド分子として呈示される。ポリペプチドリンカ−は「スペーサー」として
機能し、その機能は、機能性のリガンドドメインが独立に正しい3次元コンホメ
ーノタンをとれるようにこれらドメインを分離することである。ポリペプチドリ
ンカ−は、通常、約5〜約25残基を含み、好ましくは少なくとも約10残基、
一層好ましくは少なくとも約15アミノ酸を含み、−緒になって親水性で比較的
不統一の(unstructurcd)領域を提供するアミノ酸残基からなる。
2次構造を殆どまたは全く有しない連結アミノ酸配列が充分に機能する。所望な
ら、特定の開裂剤(たとえば、プロテアーゼ)によって認識され潟る1またはそ
れ以上の独特の開裂部位がポリペプチドリンカ−中に含まれていてもよい。スペ
ーサー中の特定のアミノ酸配列は種々であってよいが、ノステインは避けるべき
である。スペーサー配列は、天然の2官能性リガノドにおいて2つのレセプター
結合性ドメインを通常連結しているアミノ酸配列の3次元構造を擬態するもので
あってよい。
ヘリックス構造などの所望の構造をとるように設計することもできる。適当なポ
リペプチドリンカ−は、そのようなリンカ−を含む多機能性タンパク質の製造法
とともに、たとえばW○88109344 (1988年12月1日公開)に開
示されている。
さらに別の特別の態様において、両親媒性ヘリックスによりリガンドを二量体形
成させる。遺伝子制御タンパク質中のアミノ酸ロイ/ン(L e u)の繰り返
しコピーは、2つのタンパク質分子を一緒に「ファスナーで閉めて(zip)
J二量体を提供する歯として働き得ることが知られている。ロイノンファスナー
は、タンパク質C/E B Pの小さな断片を仮定的なαヘリックス中に適合さ
せたときに最初に発見された。驚くべきことに、ロイノン(このタンパク質にお
いて7つのアミノ酸毎に構成する)は縦列をなして配列している。その後、2つ
の別のC/EBP関連タンパク質が同定され、同様の機能を有することが示され
た。そのうちの一つ、GCN4は酵母からの遺伝子制御タンパク質であり、他方
は庄原遺伝子junの産物である。ファスナー領域は結合するときに平行に会合
する、すなわち並列したこれら分子上のロイノンは1つずつ対応して一列に並ぶ
ことがわかっている。同一でないタンパク質をファスナーで閉じてヘテロニ量体
を形成し得ることも示されている。そのようなロイノンファスナーは、本発明の
範囲のりガンビニ1体を調製するのに特に適している。別法として、本質的にノ
くツク(P ack。
P)およびプルツクサン(P 1uckthun、 A、 ) 、B ioch
emistry 31.1579〜1584 (1992)に記載されているよ
うに、4−ヘリックス東デザイン(four−hclix bundle de
sign)から両親媒性ヘリックスの配列を得ることもできる。本発明の目的に
とって異種リンカ−として働き得る分子(たとえば、ロイノンファスナー)につ
いてのさらなる詳細については、たとえば、ランドシュク〜64.1991年4
月、/ユミノトードール(S chmidt −Dorr、 T、 )ら、B
iochcwistry旦旦、9657−9664 (1991)ニブロンデル
(B 1ondel。
A)およびブドウエル(Bedouelle、H,) 、Protein En
gineerin 4.457〜461 (1991Lバツクおよびプルツクサ
ンら、上記、およびこれら論文中に引用された文献を参照。
特別の態様において、本発明は、レセプターに結合することができるがレセプタ
ーを活性化する能力がないかまたは減少しているリガンド変異体を各天然リガン
ドの強力なアゴニストに変換する方法を提供する。標的リガンドは、天然リガン
ドの実質的に完全なレセプター結合親和性を保持しているのが好ましい。
本明細書において用いる「天然りガントの実質的に完全なレセプター結合親和性
を保持している」なる表現およびその文法的な変化物は、リガンド変異体のレセ
プター結合親和性が、対応天然りガントがそのレセプターに結合する親和性の約
70%以上、好ましくは約80%以上、一層好ましくは約90%以上、最も好ま
しくは約95%以上であることを意味する。
レセプター結合性は、たとえば実施例に開示する競合結合アッセイなどの標準ア
ッセイにより決定することができる。
「実質的にレセプターを活性化することができない」および「実質的に生物学的
活性を有しない」なる表現は、変異体リガンドによって示される活性が、レセプ
ター活性化またはリガンドの生物学的活性の確立されたアッセイにおける対応天
然リガンドの各活性の約2Q%未満、好ましくは約15%未満、一層好ましくは
約10%未満、最も好ましくは約5%未満であることを意味する。
本発明の実施可能性を、まず、野性型肝細胞増殖因子(HGF)およびそのアミ
ノ酸配列変異体を免疫グロブリン定常ドメイン配列に融合させることによって生
成したキメラ分子でHGFレセプター(HGFr)を活性化することにより示し
た。
HGFの生物学的活性は、たとえば、肝細胞増殖促進のインビトロまたはインビ
ボアッセイにより決定することができる。肝細胞の増殖を制御する因子を探求す
るため、初代培養の成体ラット肝細胞が大量に用いられている。従って、たとえ
ば実施例2に記載するような、初代培養においてラット肝細胞のDNA合成を誘
発するHGF分子の能力を試験するのに適したアッセイにおいてHGF変異体の
マイトツエン効果を都合よく決定することができる。ヒト肝細胞はまた、移植に
不適と思われる器官の全肝潅流、子供の移植に用いる成人肝臓の切片(pare
dovns) 、胎児の肝臓および他の適応症のために手術で除去した肝臓残物
から利用することもできる。ヒト肝細胞の培養は、正常ラット肝細胞の初代培養
を調製するために確立された方法と同様にして行うことができる。肝細胞DNA
合成は、たとえば、適当なヒドロキシ尿素コントロールを複製合成のために用い
、[’H]チミジンのDNA中への導入を測定することによってアッセイするこ
とができる。
HGF変異体の肝細胞増殖に対する影響はまた、部分肝切除術後のラット、また
は四塩化炭素により引き起こされた肝障害、D−ガラクトサミンにより誘発され
た急性肝不全モデルなどの肝臓機能不全および再生の動物モデルにおいてインビ
ボで試験することもできる。適当なプロトコールに従い、肝臓前、たとえばα−
ナフチルイソチオノアナート(ANIT)を、肝酵素およびビリルビンレベルの
再現性のある有意の上昇を引き起こし得る前以て決定した濃度にてラットに投与
する。ついで、これらラットを試験すべきHGF変異体で処理し、層殺し、つい
で肝酵素およびビリルビンレベルを測定する。肝病変について肝臓をさらに観察
する。
他のりガントおよびリガンド変異体の生物学的活性は、当該技術分野で公知の方
法でアッセイすることができる。
本発明の化合物はそのレセプターを活性化することができ、それゆえ、対応天然
リガンドの生物学的活性を擬態する。本発明の化合物はまた、薬理学的に有用な
組成物を調製するための公知方法に従って調合することができ、それにより、連
結したリガンド変異体を薬理学的に許容し得る担体と混合する。適当な担体およ
びその調合物は、Recaington’s Pharmaceutical
5ciences (第16版、1980、マノク・パブリソ/フグ、オス口(
Oslo)ら編)に記載されている。これら組成物は、一般に、適量の担体とと
もにたとえば約05〜10mg/mlのオーダーで有効量の化合物を含有して、
患者へ有効投与するのに適した薬理学的に許容し得る組成物を調製するであろう
。本発明の化合物は、非経口、または有効な影響での血流中への送達を保証する
他の方法、本質的に対応天然リガンドについて知られた投与経路に従って投与す
ることができる。
本発明の化合物の臨床投与に特によぐ適した組成物は、対応天然リガンドについ
て知られた調合物と同じかまたは該調合物に基づいて開発することができる。
投与量および医薬組成物の所望の薬剤濃度は、意図する特定の使用に依存して大
きく変わってよい。仮投与量(preliwinary dosages)を動
物試験において決定することができ、投与量の種間スケーリングを当該技術分野
で公知の仕方、たとえばモーデンテイ(Mordenti)ら、Pharmac
eut、 Res、8.1351 (1991)およびその引用文献に開示され
ているようにして行うことができる。
以下の実施例は、本発明を実施するために現在のところ考えられる最良の形態を
説明するのみであって、本発明を限定するものではない。
A9部位指向性突然変異誘発
プラスミドDNAの単離、ポリアクリルアミドおよびアガロースゲル電気泳動を
サンプルツクらの上記文献の開示に従って行った。
CM■プロモーターを有する吐乳動物発現プラスミドpRK5.1 (ジエネン
テク)を用いてh u HG Fの突然変異誘発を行い、HGF変異体を培地中
に分泌させて生物学的活性および結合性について直接アッセイした。この発現ベ
クターはpRK5の誘導体であり、pRK5の構築はEP307.247 (1
989年3月15日公開)に開示されている。pRK5.1は、自己相補的な(
self−complementary)オリゴヌクレオチド5−AGCTTG
CCTCGAGGCA−3’ (SEQ ID No: 14)を挿入すること
によってRK5から得た。このpRK5.1ベクターをコードするヌクレオチド
配列は、継続中の出願第07/885.971号(1992年5月18日出願)
に開示されている。
使用するhuHGF cDNAは、以前に刊行されたように(ミャザワら、19
89、上記)、728アミノ酸形態に対応する。
突然変異誘発を、大腸菌の市販のdat−ung−株を用い、クンケル(Kun
kel)の方法に従って行った[クンケルら、Method、 Enzymol
、1且」、367〜382 (1987)]。インビトロ突然変異誘発に使用し
た合成オリゴヌクレオチドおよびノークエンノングプライマーは、記載に従って
[マ・ノテウチ(Matteucci) ら、J 、 Am、 Chem、 S
oc 上03.3185−3191 (1981)]アプライドパイオシステム
380A DNA合成機を用いて調製した。所望の変異を生成させるため、所望
のアミノ酸置換をコードする配列のオリゴヌクレオチドを合成し、プライマーと
して用いた。これらオリゴヌクレオチドを、標準方法により調製しておいた一本
鎖pRK5.1−huH3Aにアニールした[ビエラ(Vjera)ら、Met
hod、 Enzymol よ42.3 (1987)コ。
3種のチオキンリボヌクレオチド、チオキシリポアデノノン(dATP) 、デ
オキ/リボグアノ/ン(dGTp) 、およびチオキシリポチミジン(dTTP
)の混合物を、製造業者によってキラ1−中に提供される修飾チオーデオキシI
Jボヌクレオノン(dCTP (aS)と呼ばれる)と混合し、上記オリゴヌク
レオチドをアニールした一本鎖pRK5.]、−huHGFに加えた。
この混合物にD N Aポリメラーゼを加えると、変異した塩基以外+1pRK
5゜1−huHGFと同一のDNA鎖が生成された。加えて、この新jこなりN
A鎖Iこは、dCTPの代わりにdCTP(aS)が含まれており、ffi+限
エンドヌクレアーゼ消化から保護していた。このヘテロ二本鎖の鋳型鎖を適当な
il+限酵素でニックした後、変異オリゴマーを含む領域を通り越して鋳型鎖を
Exol[[ヌクレアーゼで消化した。ついで、反応を停止させて、部分的にの
み一本鎖の分子を得た。
ついで、4種のすべてのデオキシリポヌクレオチド三リン酸、ATPおよびDN
Aリガーゼの存在下でDNAポリメラーゼを作用させることにより、完全な二本
鎖のDNAホモ二本鎖分子を生成させた。
pRK5.1−huHGF変異体分子を生成させるためのプライマーとして使用
するため、以下のオリゴヌクレオチドを調製した。
fsRQ、 ID、 NOi 11
R494D hut(GF: GAATCCCATITACCACGTCCAA
TTGTrTCG fSEQ エロ N02)R494A huHGF: CC
CATTrACAACTGCCAATTGTTrCG fSEQ、より、 No
: 31Q5コ4HhuMGFAGAAGGGAAACAGTG丁Ca丁GCA
(SIIQ、より、No:4+Yg73S huHGP: AGTGGGCCA
CCAGAATCCCCCT fSEQ、より、No: 51VG92S hu
J(GF TCCACGACcに心A〕いA−;CkC+S!IQ、XD、No
: 61Δに1huHGF GCATrCAACTrσrcaσrTTcTAA
TGTAGTc fSEQ、より、NO+ 71Δに2 huHGF: CAT
AGTATI’GTCAGCTT(ンACTTσrGAACA +SEQ、ID
、No: 81Δに3hul(GF: TCCATGTCACAτATσrTc
AGTI℃Tl了CCAA fSEQ、ID、No 91Δに4 huHGF:
TGTGGTATCACCTTCATCTrGTCCATGTGA +SEQ
、XD、NO101N−〕03 huHGF: ACCTrαすWχ*’rrA
MtT707c (SEQ、XD、No1liN−184huHGF TTGT
CCATGTGATTAATCAC八〇T fSへQ より、NO12)6−J
詮 GTTC!TCCCATrTACCTATCGCAATrG f;RQ、よ
り、 NO:L]1Y673S、V692S huHGF変異体を、これら2つ
の変異を生成するのに使用した両オリゴヌクレオチドを用い、鋳型としての野性
型のhuHGFから得た。
上記プロトコールを用いて生成した変異体huHGF構築物を、コンピテント細
胞の調製および形質転換のための標準塩化カルシウム法(サンプルツクら、上記
)を用いて大腸菌宿主株MM294tonA中に形質転換した。MM294to
nA(Tlファージに対して耐性である)は、TnlOトランスポゾンのton
A遺伝子中への挿入およびその後の不正確な切り取りにより調製した。つ菌宿主
MM294中に挿入した(ATCC31,446)。
細菌形質転換体の個々のコロニーからのDNA抽出物を、サンプルツクら、上記
の標準ミニプレツブ(++1niprep)法を用いて調製した。プラスミドを
セファクリルCL6Bスピンカラムに通してさらに精製し、ついでンークエフン
ングによりおよび制限エンドヌクレアーゼ消化およびアガロースゲル電気泳動に
より分析した。
B ヒト胚腎臓293細胞のトランスフェクション正しい配列を有するプラスミ
ドを用い、リン酸カルシウム法によりヒト胎児腎臓293細胞をトランスフェク
ションした。293細胞を6ウエルプレート中で70%集密(confluen
ce)まで増殖させた。2.5ugのhuHGFプラスミドDNA変異体を15
0μlの1mMトリス−HCL 0.1mM EDTA。
0.227M CaCL中に溶解した。これに150μlの50mM HEPE
S緩衝液(pH7,35) 、280mM NaC1,1,5mMNaP○4を
加え(撹拌しながら滴下)、25°Cにて10分間沈殿を生成させた。ついで、
懸濁した沈殿を6ウエルプレート中の個々のウェル中の細胞に加えた。細胞単層
をDNA沈殿の存在下で4時間インキュベートし、PBSで1回洗浄し、血清不
含培地中で72時間培養した。安定な集団が生成したときに、HGF cDNA
をエビソーム性CMV駆動発現プラスミドpcisEBON中にサブクローニン
グした(カンアンズ(G、 Cachianes) 、ホー(C,Ho)、ウェ
ーバ−(R、Weber) 、ウィリアムス(S、Williams) 、ゲソ
デル(D、 Goeddel)およびレンゲ(D、 Lueng)、調製中)。
pcisEBONは、ネオマイコンホスホトランスフエラーゼをコードする選択
マーカー遺伝子(NEO) 、エプスタインバーウィルス起源の複製起点(or
iP)およびウィルス性EBNA−1遺伝子を含むpRK5誘導体である。EB
NA(遺伝子の産物は、ori P配列を含むプラスミドの安定なエビソーム複
製を促進する[カシアンズら、Technique、出版中(1992)を参照
]。pcisEBONをコードするヌクレオチド配列は、継続中の出願第07/
885.971号(1992年5月18日出願)に開示されている。これら集団
を不オマイフン選択培地中で直接選択した。
実施例2
HGF(他の知られた成長因子とは異なる構造を有する分子である)の多面発現
的活性の観点から、この因子とそのレセプターとの分子相互作用を理解すること
が重要である。実施例1に記載するようにして産生させたhuHGF変異体を、
初代培養において肝細胞のDNA合成を誘発する能力および可溶性形態のhuH
GFレセプターへの結合に競合する能力について分析した。
A、野性型huHGFおよびhuHGF変異体のタンパク質定量2つのモノクロ
ーナル抗体を用いた特異的2部位huHGFサンドイッチELISAを用い、野
性型組換えhuHGF (WT rhuHGF) 、一本線およびプロテアーゼ
置換変異体を定量した。マイクロタイタープレート(マクシソーブ(Maxis
orb) 、ヌンク)を、50mM炭酸緩衝液(pH9,6)中、4℃にて一夜
、モノクローナル抗rhuHGF抗体A3.1.2 (IgG2a表現型、親和
性:3.2X10−’モル)(10mg/ml)でコーティングした。0.5%
BSA (シグマ)、0.01%チメロサール(PBS (pH7,4)中)で
プレートをブロックし、ついで洗浄した後、HGF試料の2つずつの系列希釈を
調製し、それと平行してCHO発現したr h u HG F (40〜0.1
n g/ mL)を標準として用いた。これら希釈液(50μm)を1 :
1500希釈した西洋ワサビペルオキシダーゼ結合モノクローナル抗rhuHG
F抗体B4.3 (I gG1表現型、親和性。
1.3X10−’モル)とともに同時に室温にて2時間インキュベートした。P
BSに領04%0−フェニレンジアミン2塩酸塩(シグマ)および0.012%
(V/v)過酸化水素(シグマ)を添加することによって基質を調製し、100
m1を洗浄したプレートに室温にて15分間加えた。2.25M硫酸(50mL
)を各ウェルに加えて反応を停止させた。490nmにおける吸光度(405n
mにおける吸光度をバックグラウンドとして差し引いた)をマイクロタイタープ
レート読み取り機(Vmax、モレキュラー・デバイシズ、メンロパーク、カリ
フォルニア州)上で測定した。ジエネンテクが開発した4パラメ一ター曲線適合
プログラム(four−parameter curve−fitting p
rogram)を用い、データを補正した。
HGFポリクローナルサンドイッチELISAを用い、すべてのクリングル欠失
変異体およびC末端欠失変異体を定量した。簡単に説明すると、マイクロタイタ
ープレート(ヌンク)を、上記のように5mg/mLのモルモットポリクローナ
ル(抗CH○発現rhuHGF)IgG抗体調製物(ジエネンテク)でコーティ
ングした。この抗体は、ウェスタンプロットの視覚検査にて比較したときにrh
uHGFとともにHGF欠失体を認識するため、HGF変異体をモニターするに
は理想的である。プレートをブロックし、293細胞上澄み液の2つずつの系列
希釈(1:103−6.106)を加え、4℃にて一夜インキユベートした。精
製したCHO発現rhuHGF (Zoo〜0.78ng/mL)を標準として
用い、平行してインキュベートした。プレートを洗浄し、同じポリクローナル抗
体(約400 n g/mL)ではあるがこの場合は変異体の検出のために西洋
ワサビベルオキ/ダーゼを結合したもの(上記参照)の1+500希釈液ととも
にインキュベートした。ウェスタンブロッティングを行って、発現したHGF変
異体のサイズを測定した。このため、ポリクローナルIgG抗体調製物(500
n g/mL)を用いた標準法を用い、5DS−ポリアクリルアミドゲル電気泳
動およびウェスタンブロッティングを行った。化学ルミネセンス検出法(アマー
ンヤム)およびヤギ抗モルモットIgG=西洋ワサビペルオキシダーゼ結合体(
1: 5000)を用い、製造業者により記載されたようにしてプロットを発色
させた。
B 可溶性HGFレセプター結合アッセイ肝細胞へのHGF結合性に関する以前
の研究によれば、huHGFはその細胞表面レセプターに高親和性にて結合し得
ることが示されている(Kd〜224−32p:ヒグチ(Higuchi)およ
びナカムラ(Nakamura) 、BiocheIl、 Biophys。
Res、 Comm、174.831−838 (1991)) 。本発明者ら
は、HGFの細胞表面ヘパリン硫酸プロテオグリカンへの非特異的結合性のため
[ナルジーニ(Naldini) ら、EMBOJ、10.2867〜2878
(1991)]、可溶性形態のレセプターを用いてHGFの結合性を調べる方
を選んだ。
293細胞から発現および分泌されたヒトIgGのFc定常領域に融合したヒト
HGFレセプター(huHGFr)の細胞外ドメインへのCHO発現された”’
[rhuHGF (2−5X103Ci/ミリモル、ジオンチェック(T。
Z 1oncheck) 、ジェネンテクの好意により提供された)の結合を溶
液中でブロックする能力について、細胞上澄み液(a度が600ng/mL未満
の場合はアミコンフィルター上で濃縮した)を試験した。
1、huHGFr−1gGキメラの構築cDNAライブラリーからおよびPCR
増幅から単離した部分cDNAを結合させることにより、huHGFrをコード
する完全長のcDNAクローンを構築した。アミノ酸1−270のコード配列を
、50merオリゴヌクレオチド+ 5 ’ −ATGAAGGCCCCCGC
’l’GTGCTTGCACCTGGCATαテCefiACC−1’ 1(S
EQ ID No: 15)でスクリーニングしてヒト胎盤cDNAライブラリ
ー(メイソン(T、Mason) 、ジエネンテクにより提供された)から単離
した。
アミノ酸809−1390をコードする配列を、オリゴヌクレオチドプローブ(
SEQ ID No: 16)を用いてスクリーニングしてヒト肝臓ライブラリ
ー(ストラタジーン)から単離した。
ライブラリーをブレーティングする条件およびハイブリダイゼーシヨンおよびフ
ィルターを洗浄する条件は、記載に従った[ゴドウスキー(Godowski)
ら、Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA 8旦、8083
〜8087 (1989)]。
PCRを用い、HGF r (c−me t)の残基271〜808を含有する
c DNAクローンをA349細胞から単離した。ベセスダ・リサーチ・ラボラ
トリーズによって提供されたモロニーマウス白血病ウィルスの逆転写酵素および
緩衝液を用い、100μmの反応液中のHGFrに特異的なプライマー(SEQ
I No、17)を用い、10μgの全RNAを用いて逆転写を行った。この
反応混合物の1/10をPCR増幅に用いた。10μmの逆転写酵素反応液、1
0mM KCL 20mM)リス−HCl (pH8,8) 、10mM(NH
,)SO4,6mM Mg5O,,01%トリトンX−100、IUのベントD
NAポリメラーゼにニー・イングランド・バイオラブズ)および各50ビコモル
の正(forward)プライマー(SEQ ID No: 18)および逆(
reverse)プライマー(SEQ ID NO:19)を含有する100μ
lの容量中でPCR反応を行つた。変性(95℃、1分)、アニーリング(55
℃、45秒)および伸長(72℃、2分)を30サイクル行った後、PCR生成
物を低融点アガロースゲルから回収した。完全長のHGFr cDNAをベクタ
ーpRK7(WO20102798(1990年3月22日公開)を参照)中に
サブクローニングし、ジデオキシヌクレオチド法により二本鎖DNAノークエン
ジングを行った。
huHGFrの細胞外ドメインのコード配列をヒトIgGLH鎖のコード配列に
2工程で融合させた。PCRを用い、HGFrアミノ酸929のコード配列の3
°側に唯一のBStEII部位を有する断片を生成させた。72℃における伸長
時間が3分であり40ngの完全長のHGFr発現ベクターを鋳型として用いた
池は上記と同様に100μmの反応液中で5゛プライマー(ベクター中でHGF
rコード配列の上流に位置する)および3°プライマーts’−xcrrr罠丁
C閃T込Cσ■追πズiσ℃に■テcc’r↑フ山σA實hc4′1(SEQ
ID NO:20)を用いた。増幅後、該構築物中の唯一のBs tEII部位
により上記P CR生成物をヒトIgG−γ1 H鎖cDNAに結合させた[べ
不ノト(Bennett)ら、去Bio1. Chem、266.23060〜
23067 (1991)]。得られた構築物は、BstEII部位を介して(
アミノ酸■およびTの配列を付加)ヒトIgG−γI H鎖のアミノ酸216〜
443のコード配列に融合したhuHGFrのアミノ酸1〜929のコード配列
を含んでいた。この構築物の7−クニンノングを上記と同様にして行った。
2 結合アッセイ
ウザギ抗ヒトTgGFc特異的抗体(ジャクノン・イムノリサーチ)(1mg/
m L )で4°Cにてコーティングした壊れやすいマイクロタイタープレー
ト中で結合アッセイを行い、プレートを0.05%トウイーン20を含有するP
BSで注意深く洗浄した(バイオラド)。この同じ緩衝液中に0.1%BSAを
含有するPBSでブロックした後、50pMの1251−rhuHGFをウェル
当たり25mLにて加えた。各ウェルに、5QmLの細胞上澄み液の系列希釈液
(1;25−1 + 6000) 、精製したCHO発現rhuHGF (25
,000−0,064pM)または培地を2つずつ加えた。その後、25mLの
5QpMHGFレセプター:IgG融合タンパク質を加え、プレートを穏やかに
iI盪しながらインキュベートした。4時間後、平衡に達したら、プレートを洗
浄し、ウェルを個々にガンマ−カウンターでカウントした。非特異的に結合した
放射能の量を、500倍過剰量の非標識rhuHGFとともにHGFレセプター
:IgGをインキュベートすることによって評価した。ELI SAによって決
定したhuHGFIIl[を用い、適合阻害曲線から1c50にて各類似体の解
離定数(Kd)を計算した。
C生物学的アッセイ
WThuHGFおよび変異体の生物学的活性を、初代培養におけるラット肝細胞
のDNA合成を誘発する能力により測定した。肝細胞の単離を、刊行された潅流
法を若干修飾して行った[ガリシン(Garrison)およびヘインズ()(
3ynes)、J、 Biol、 Chew、15 Q、2269〜277 (
1975)]a簡単に説明すると、0.02%コラゲナーゼ■型(シグマ)を含
有するCa”不含Hepes緩衝食塩水(100mL)を用い、雌スプラーグド
ーリーラット(160〜180g)の肝臓を門脈を通して潅流した。20分後に
肝臓を取り出し、緩衝液中に入れ、穏やかに撹拌して結合組織および血管から肝
細胞を分離し、ナイロンメツンユで濾過した。ついで、細胞を遠心分離により洗
浄し、ペニシリン(100U/ml)、ストレプトマイシン(100mg/mL
) 、L−グルタミン(2mM)、微量元素(001%)、トランスフェリン(
10mg/mL)およびアプロチニン(1mg/mL)を含有するウィリアムス
(Williais)培地E(ギブコ)中ニ1×105細胞/mLにて再懸濁し
た。肝細胞を96ウエルのマイクロタイタープレート(ファルコン)中、精製C
HO発現rhuHGF (1〜0.031mg/mL) 、293上澄み液(1
4〜1:256)または培地のいずれかの2つずつの系列希釈液の存在下でイン
キュベートした。37℃で48時間後、0.5mC1の38−TdR(15Ci
/ミリモル、アマー/ヤム)を各ウェルに加え、さらに16時間インキュベート
した。細胞を濾紙上で回収し、洗浄し、乾燥し、ついで/ンチレーンタン液を添
加後にベツクマンプ功ンターでカウントした。各huHGF変異体について、E
LISAで得られたHGF11度を用い、半分−最大増殖(1単位/mLとして
定義する)にて比活性(SA)(単位/mgで表す)を計算した。
D、A349細胞上でのチロノンリン酸化の誘発ヒト肺癌細胞(A549)単層
を10%ウシ胎仔血清を含有するRPM11640培地中で培養し、5%C○2
の湿潤大気中、37℃にて保持した。血清飢餓細胞をrhu)(GFなしでまた
は200ng/mLのrhuHGFとともに370Cにて5分間インキュベート
し、50mM Hepes、150mM NaC1,1,5mM MgC] 2
.1mM EGTA、、10%グリセリン、1%トリトンX−100およびプロ
テアーゼインヒビターのカクテルを含有する溶解緩衝液で抽出しこ。溶解液を抗
MetCOOi(抗体で免疫沈降させ、ついで抗ホスホチロシン抗体でブロッテ
ィングした(上記ウェスタンブロッティングを参照)。
実施例3
開裂部位変異体の分析
プロテアーゼの開裂部位には、一般に、位置P】に塩基性残基および(併重P゛
1およびP’2に2一つの疎水性アミノ酸残基が含まれる(開裂しプこペプチド
結合i−従う)。huHGFの提唱された開裂部位(Pi R494、P’1V
495、P’2 V496)はこの一致に適合している。本発明者らは、Pi
R494をり、EまたはAのいずれかで置換することによりhuHGFの開裂阻
止を試みることを選択した。、これら細胞中で発現された主要な影響のWT r
huHGFIt、みかけの分子量69kDaを有するα鎖の存在によって判断さ
れるよう1こ(図2)2鎖の物質に開裂される。これら変異体は還元条件下で9
41<Da(一本線HGFの予測されたサイズ)にて単一/くラドとして移動す
るので、これら容度T、体(よrhuHGFのプロセシングを阻止するよう!=
思われる。これら変異体(よ、初代培養において肝細胞の増殖を誘発する能力を
完全1こ欠L\てLSlこ(図3A)。し力)しながら、これら変異体を、HG
Fレセプター+IgG融合タンパク質への結合に対してWT rhuHGFと競
合する能力について分析したところ、その阻害曲線はWT rhuHGFのもの
とほぼ同じであった(図3B)。これら曲線から決定されたKdは、WT rh
uHGFは該融合タンパク賀に高親和性(50〜70pM)で結合するが、一方
、すべての一本線変異体がWT rhuHGFと比べて約2〜10倍高いKd
(100〜500pM)を示すことを示した。少なくとも3つの独立のアッセイ
からの結果を、V/T rhuHGFと比較した残留肝細胞増殖活性およびレセ
プター結合能として表1にまとめて示す。
本発明者らの結合研究によれば、ヒグンおよびナカムラ(1991)によって肝
細胞上で認められたのと同様、単一クラスの高親和性結合部位(50〜70pM
)でWT rhuHGFが可溶性レセプター融合タンパク賃に結合することが示
された。しかしながら、細胞上でのHGFの結合はわずかに異なるかもしれない
、なぜなら可溶性レセプターは実際にはI gGAのFc部分中のヒンジのジス
ルフィド架橋によって結合された二量体であるからである。
すべての一本線変異体について比活性(SA)およびKd比を直接比較すると、
これら変異体は試験した最高1度で不活性であったが(SA<3%)、レセプタ
ー結合親和性は2〜3の因数で減少しただけであった。
これら結果は、HGFの2鎖形態への開裂がマイトジェン活性には必要であるこ
と、すなわち、一本線HG FはプロマイトジェンであることおよびHGFの非
開裂影響は減少した親和性ではあるがHGFレセプターに結合することを強く示
している。
胎盤から分離された「ヘルナンデス(Hernadez)ら、(1992)J、
Ce1iPhysλ川−1出版中]またはトランスフェクションしたCO8細胞
中で発現された[ルピン(Rubin)ら、アroc、 Natl、 Acad
、 Sci、 Q一旦Δ8−8.41.5−419 (1,991)] HC;
Fの主要な影響は一本鎖の影響である。マイトジェンアソセ1′で試験した場合
、−の一本線の影響のHGI”は生物学的に活性であることがわかる。本発明者
らのデータと総合して、このことは、この−末鎖HGFがマイト/−ノアノセイ
の間に2鎖形聾に活性化されることを示唆している。
第二の観察は、本発明者らの競合結合アッセイによって示唆されるように、一本
線変異体がHGFレセプターに結合する能力を実質的に保持していることである
。このことは、インビボでは一本鎖HGFが細胞表面のHGFレセプターに不活
性の状態で結合しており、その後に適当なプロテアーゼによって活性な二重鎖の
形態に開裂されるという興味ある可能性を提示している。
HGFのプロテアーゼドメインの機能的な重要性を明らかにするため、可能性の
あるセリンプロテアーゼ活性部位を再構成するために幾つかの一重、二重および
三重変異を作成した。これら変異体の構築は実施例1に記載しである。
本発明者らは、−重、二重または三重変異体のいずれかとして、HGF残基のQ
534をHで、Y673をSで、またはV2O3をSで置換した。マイトジェン
活性およびレセプター結合性に対するそれら変異体の影響を分析したところ、−
重度異体Q534Hは、wt rhuHGF (3,3104単位/mgおよび
70oM)と比較した場合に、SA (5,2X104単位/mg)またはKd
(60oM)のいずれをも有意に変化させなかったが、一方、Y673Sおよ
びv692SはSAがそれぞれ約5倍および10倍減少した。事実、これら2つ
の変異体は、WT rhuHGFで認められる最大プラトーには決して達しなか
った(wt rhuHGFプラトーの約50%)。興味深いことに、これら変異
体はWTrhuHGFと同様のKdを示した。他の二重および三重変異体もすべ
て、HGFレセプターへの結合能を保持していたが、SAは明らかに減少してい
た(表1)。二重変異体Q534H,Y673SおよびY673S、V692S
並びに三重変異体Q534H,Y673SSV692Sの残留SAは、WTrh
uHGFと比較して3%未満であった。しかしながら、これら変異体のKdはW
T rhuHGFとは有口には異ならなかった(表■)。これら変異体は、HG
Fのβ鎖内での変異はマイトジェン活性を阻害するが、HGFレセプターには依
然として結合できることを示している。それゆえ、これら変異体はレセプター結
合に引き続いて活性を欠失すると思われる。
これら結果は、β鎖はレセプター結合には必要ではないが、ある種の残基(たと
えば、Y673およびV2O3)はHGFの構造および/または活性にとって重
要であることを示している。非極性残基のV6O2を極性残基のSで置換すると
、セリンプロテアーゼで認められるように活性部位残基D594に対して新たな
水素結合が導入されたなら構造的変化が引き起こされたがもしれない。Y673
を一層小さな残基であるSで置換しても、ある種の局所的な構造修飾が導入され
るかもしれない。一方、極性残基であるQ534を一層小さなサイズの他の極性
残基であるHで置換しても、この残基は暴露されるのでHGFのフンホメーシ日
ンに劇的な変化をもたらすことはない、実際、Q534H変異体はrhuHGF
と類似している(表■)。
実施例5
C末端欠失およびクリングル欠失の影響HGF結合または活性にα鎖が必要がど
うかを確かめるため、実施例1に記載したようにしてC末端欠失体を作成し、α
鎖のみを含有する変異体、または第三クリングルから後を切り取った変異体(N
−384)または第二クリングルから後を切り取った変異体(N−303)とし
た。
図1に示すように、β鎖かまたは増加数のクリングル配列に加えたβ鎖かのいず
れかを欠失させることによってHGFの幾つかのC末端欠失体を作成した。第一
のクリングルを有するN末端ドメインに対応する一つの変異体(N−207)は
、ポリクローナル抗体調製物を用いてウェスタンブロッティングおよびELIS
Aのいずれにおいても検出可能なレベルのタンパク質を発現しなかったのでそれ
以上調べなかった。HGFの最初の2つのクリングルを有する変異体(N−30
3) 、3つのクリングルを有する変異体(N−384)または完全なα鎖を有
する変異体の発現は、250〜600ng/mLの低さであった。WTrhuH
GFと比較したこれら変異体の残留SAおよびKdをまとめて表■に示す。試験
した1度においてバンクグラウンドレベルを越える活性は観察されず、これら変
異体が生物学的活性を喪失していることを示していた。しかしながら、結合の競
合は、変異体N−303、N−384またはα鎖が依然として実質的な結合能を
保持している(WT rhuHGFの結合性と比較して23%まで)ことを示し
た。それゆえ、HGFレセプターに対する高親和性のためには、HGFのN末端
側272残基(変異体N−303の成熟形態)で充分である。
各クリングルドメインを欠失させた結果を表■に示す。HGFの第一のクリング
ルの欠失(変異体ΔKl)は生物学的活性に最も影響し、少なくとも100倍の
減少を示した(SA wt rhuHGFの<0.2%)。同様に、この変異体
は2mg/mLまでwt rhuHGFへの結合に対して競合することができな
かったので、この変異体の結合性も影響を受けた。他のすべてのクリングルの欠
失(変異体Δに2、Δに3またはΔに4)もまた、かなりのマイトジェン活性の
減少をきたした(表[)。しかしながら、これら欠失変異体のKdはwt rh
uHGFで観察されたものに近接したままであった。
これらデータは、クリングルに3およびに4はレセプター結合には必要でないこ
とを示している。本発明者らのデータは、アミノ酸配列においてHGF/NK2
に非常に類似した変異体N−303がHGFレセプターへの結合に対して有効に
競合する能力を保持している(Kd〜280pM)という意味において、ミャザ
ワら、1991上記およびチャンら、1991上記による以前の観察を支持して
いる。さらに、レセプターに結合するにはN−303で充分であることおよびH
GFレセプターに結合するには第二のクリングルは必要でない(分子の残り部分
の観点から)という観察は、レセプター結合性ドメインがhuHGFのフィンガ
ーおよび第一のクリングル内に含まれることを示唆している。残念ながら、本発
明者らは、本発明者らのポリクローナル抗血清を用いてこの変異体の発現を検出
することはできず、変異体N−207(第一のクリングルから後が欠失)が29
3細胞中で発現されないことを示唆していた。
表工
R494A co、03 0.32 +/−0,1aR494D(o、030.
51+7−0.21R494E co、02 0.31 +/’ 0.13T口
1〜7−c二。
QS34H1,L94/−0,441,48+/−0,+15Yg73s O,
27+/−0,07会 1.35 +/−0,72V692S O,Oa O/
−0,041,02+/−。 ユ3Q5コ4H1Y67]S(0,0コ2.24
+/−1,11Y[173S、V692S (0,021764/−0J3QS
]4H,Y673S、 V692S <0.02 1.9L +/−1,211
(7禾粘″7.、町
N・303(o、050.23+/−0,03N−384(0,050,25◆
/−0,02o−chazn <0.04 0.25 +/−0,017゛;ン
7”+v鴬大、
ΔKlco、o02co、03
AK2 co、05 o、4t +/−0,111Δに3(0,030,56+
/−03&Δに4 (o、07 0.a6 +/−0,46実施例6
huHGFレセプターのチロシンリン酸化の誘発本発明者らは、変異体R494
Eまたは変異体Y673SSV692S (HGFレセプターにインビトロで結
合するがマイトジェン活性は欠失している)がA349細胞中でHGFレセプタ
ーのチロシンリン酸化を刺激することができるかどうかを決定した。血清飢餓細
胞を精製したWT rhuHGFまたは変異体で処理し、HGFレセプターの免
疫沈降物をプロットし、ホスホチロシン抗体でプローブした。wt rhuHG
Fで刺激すると、HGFレセプターの145kDaβサブユニツトのチロシン上
でリン酸化が引き起こされた。両度異体は、HGFレセプターのリン酸化を誘発
する能力が減少していた。
HGFによるHGFレセプターβサブユニット上のチロノンリン酸化の刺激は以
前に報告されている[ボッタロら、S cienceス旦よ、802〜804
(1991)、ナルノー二ら、1991上記コ。本発明のデータは、変異体R4
94Eおよび変異体Y673SSV692Sがインビトロで可溶性HGFレセプ
ター:IgGタンパク質に結合することができるが、A349細胞中でのチロシ
ンリン酸化の刺激においては有効ではないことを示している。この結果の一つの
解釈は、これら変異体がA349細胞上のHGFレセプターに結合することがで
きるが、有効なリン酸化を誘発するのに必要な機能、たとえばレセプター二量体
形成に欠けているということである。上皮成長因子や血小板由来成長因子などの
内生チロノンキナーゼを有する他のレセプタータンパク質についても、レセプタ
ー−レセプター相互作用または二量体形成がキナーゼ機能の活性化に必要である
ことが示されている[概略はウルリッヒおよびンユレノンガー、Ce1l 61
203〜212 (1990)を参照]。または、これら変異体は、細胞表面
に結合したHGFレセプターに結合できないのかもしれない。
HGFの独特の構造は、この分子の生物学的活性を制御する複数の事象が存在す
るかもしれないことを示唆している。制御の初期段階は、生物学的に活性な2鎖
形態を生成する開裂工程であるかもしれない。興味深いことに、開裂は単純にレ
セプター結合を制御しているのではな(、むしろHGFレセプターの活性化に必
要なその後の事象を制御しているのかもしれない。本発明者らのデータはまた、
β鎖はレセプター結合には必ずしも必要でないが、レセプター活性化の工程には
寄与することを示唆している。これら変異体は、HGFレセプターにおけるシグ
ナル事象を分析するうえで有用であるかもしれない。
実施例7
HGF/NKIの生成および特徴付け
A、実験手順
牲鼾 ヘパリン−セファロースをパイオーラドから購入した。モノSカチオン交
換カラムおよびFPLC装置をファルマノアから得た。スペクトラポル(Spe
ctraPor) / 10透析管(分子量カットオフ 10. OOO)をス
ペクトラム(S pectrum)から得た。制限酵素はすべてニュー・イング
ランド・バイオラブズから得、製造業者の教示に従って用いた。抗Flagモノ
クローナル抗体M2をIBI、コダックから得た。組換えヒトHGFをジェネン
テク、サウスサンフランノスコで製造した。プラスミノーゲンの精製クリングル
4は、フランク・カステリーノ(Frank Ca5tellino)から贈ら
れた。
但!−大腸菌株294 (end Al thi−1hsdRF−supE44
;ATCC31446)を日常的な形質転換およびプラスミド調製に用いた。
大腸菌プロテアーゼ欠損株27C7(tonAD phoA、DE15 D (
argF−1ac) 169 ptr3 degP 41 KanRolIpT
D)をphoAプロモーターの制御下でHGF/NKIを発現するのに用いた。
ズ之玉ミドの構築およびNK1の境界、 プラスミドDNAの単離、およびポリ
アクリルアミドおよびアガロースゲル電気泳動を記載に従って行った(マニアチ
スら、Mo1ecular Cloning、コールドスプリングハーバ−ラボ
ラトリ−プレス、コールドスプリングハーバ−、ニューヨーク、1982)。図
8に略図で示すように(図8に示す配列は、それぞれSEQ ID NO:27
.28および29に割り当てである)、熱安定エンテロトキフン(stn)シグ
ナル配列、10アミノ酸残基(S−D−Y−に−D−D−D−D−に−L)(S
EQ IDNO26)の修飾Flagエピトープ配列およびヒトHGF/NKI
(完全なN末端ヘアピンおよびクリングル1ドメインを含有するヒトHGFの
N末端残基32〜210)の成熟配列[タンヤ7 (Yoshiyama)ら、
B jochem、 B 1ophysRes、 Co+u、175.660〜
667 (1991)]の3°をサブクローニングした発現プラスミドpb07
20 [チヤツクら、9μte55.189〜196(1987)]を用い、細
菌発現を行った。Flagエピトープ[ホ、ノブ(Hopp)ら、B iote
chnology旦、1205−1210 (1988)] は、HGF/NK
Iの発現および分泌を追跡するのに用いた。HGF/NKI発現の誘発は、記載
に従ってリン酸飢餓により行った(チヤツクら、上記)。サブクローニングのた
め、プラスミドpb0720をNsi+およびBamHIで消化し、ウシ腸ホス
ファターゼで処理した。Flagエピトープ配列および成熟HGFの最初の6残
基に隣接するN5il工ンドヌクレアーゼ制限部位をコードする特定の5゛プラ
イマ(SEQ ID No・30)を用いてト(GF/NKI断片をPCRによ
り単離した。逆3゛プライマー
(S’−CCCGGGAGGCC’rCTAT’rCAkCコーrCTGAAC
A、C〕’G−J′1(SEQIDNo、31)は、HGF/NK1配列の最後
の残基をコードしていた(終止コドンおよび5tul工ンドヌクレアーゼ制限部
位に隣接するクリングル1の最後の7ステインを過ぎて4残基を含む)(図8)
。完全なHGFc D N A配列を含むプラスミドpRK、huHGFを鋳型
として用いた[ロッカー (Lokker) ら、EMBOJ−±↓、2403
=2510 (1992)]、ついで、単離したFlag−NK1.PCR生成
物をN5iIおよびS t IJ +で消化し、ついで上記発現プラスミドpb
0720中のStul−BamHI 1tOターミネータ−断片(414bp;
ノヨルテイセク(S choltissek)およびクロス(Grosse)
、Nucl Ac1ds Re5−↓旦、3i8 (1,987))+こライゲ
ートシた。ついで、/−クエナーゼキノト(ユナイテノド・ステイ゛ン・)〈イ
オケミカル・コーポレーノヨノ)を用い、生成したp f −NK 1プラスミ
ド′を真正のHGF/NKI配列を確かめるために配列決定しtこ。生成しtこ
pf−NK1発現プラスミドの部分DNA配列およびそれから導かれるアミノ酸
配列を図8に図示大腸菌プロテアーゼ欠損株27C7を形質転換した。形質転換
株を発酵器中、低リン酸培地(IOL)中で37℃にて増殖させた。接種36時
間後に細胞を回収し、−20℃にて細胞ペーストとして貯蔵した。IOLの発酵
器から約1kgの細胞ペーストが得られた。100gの湿重量の細胞ペーストか
ら出発する典型的な精製を図9に概略を示す。細胞ペーストを解凍し、ILの水
冷緩衝液(10mMトリス−HCl、pH7,6,5mM EDTA、、0.5
M NaC1)中に懸濁した。この響濁液をホモジナイズしくティソノユマイザ
−(tissumizer) 、Tekmar)、氷上で1時間撹拌した。この
溶液をツルポール(Sorvall) G S Aローター中、13.000r
pmで30分間遠心分離にかけた。上澄み液を0.2mMナルゲン(Nalge
ne)フィルター(プレフィルタ−を有する)上で清澄化し、10mM)リス−
HCl pH7,6,5mM EDTASo、15M NaC1で希釈した。
可溶性フラクションを、平衡化したヘパリン−セファロースアフィニティーカラ
ム(2,5X1.Ocm)に流速20m1/時、4℃にて適用した。280nm
での吸光度が基準値に達するまでカラムを10mMhリスーHCl pH7,5
,5mM EDTA、0.15MNaC1で洗浄した。結合した物質を10mM
)リス−HCl、pH7,6,5mM EDTA、2M NaClで溶出した。
HGF/HKI含有フラクションを、抗FタンgM2モノクローナル抗体(IB
I/コダノク)を用いたウェスタンブロッティングにより同定した。陽性フラク
ションをプールし、10mMt−リス−HCl pH7,6,5mMEDTA、
015MNaC1に対して透析し、第二のヘパリンカラム(1x5cm)に適用
した。結合したタンパク質を10mM1−リス−〇CI pH7,6: 5mM
EDTA中の015M〜2.0MNaC1の線状勾配で溶出した。この段階で
、HGF/NK1調製物は、5DS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAG
E)およびそれに続くクマノーおよび銀染色によって約80%純粋であると判断
された。HGF−NKl含有含有フラクションールし、20mM酢酸ナトリウム
、pH6,0、0.25M NaCl (負荷緩衝液)中で透析し、ファルマシ
アFPLCモノSカチオン交換カラム(サイズ515)上でクロマトグラフィー
にかけた。0.25Mから1.5MNaC]の線状勾配で0.6ml/分の流速
にてタンパク質を溶出した。1〜1.5mlのフラクションを回収した。HGF
/NKIについて陽性のフラクションをプールし、10mMトリス−HCl p
H7,6,5mMEDTA、0.25M NaClに対して透析した。最終HG
F/NKI試料の銀染色は少なくとも95%の純度を示していた。タンパク質濃
度を、以下に記載するように、HGFを標準として用いたブラッドフォード(B
radford)法によって決定し、アミノ酸組成分析した。
レセプター結合、HGFレセプター自己リン酸化および生物学的アッセイ。
可溶性およびA349レセプター結合アッセイ、A349細胞上でのチロノンリ
ン酸化の誘発、および初代培養でのHGFに刺激された肝細胞の増殖を、上記実
施例およびロッカーら、上記(1992)およびマーク(Mark)ら、J、B
io19展ニー影庄ヱ、26166〜26171 (1992)の記載の通りに
して行った。これら結合アッセイから、一つのタイプのレセプターに対する2つ
のリガンド間での競合阻害についての等式Kd=IC50/ (1+ [L]
/Kd)を用いて非標識競合体のみかけの解離定数(Kd)を決定した。式中、
IC5oは[15J]標識HGF結合の50%置換に必要な非標識競合体の濃度
である。[L]は放射性標識したHGFの濃度であり、Kdは[”SIF −H
GFのみかけの解離定数である。
NKIの等電点電気泳動(IEF)、 売り主の方法に従ってノベソクス(No
vex)ゲルシステムを用い、IEFポリアクリルアミドゲル(pH3〜10)
上でHGF/NKIのIEFパターンを調べた。
5DS−PAGEによるタンパク質の分析、 ノペックスミニゲル装置およびタ
ンパク質中、グリノン含有8〜16%トリス−グリシン勾配ゲル(ノペックス)
を用いた5DS−PAGEによりHGF/NKI試料の分画化を行った。ウェス
タンブロッティングのため、ファルマシアLKBバイオテクノロジーノバブロノ
ト(Novablot)装置を用いてタンパク質をニトロセルロースに移した。
3%粉乳/トリス緩衝食塩水中、室温にて一夜プロットをブロックした。Fla
g−HGF/NKI融合タンパク融合タンパ石質めM2モノクローナル抗体(1
mg/ml、IBI/コダンク)を用いた(2時間、室温)。トリス緩衝食塩水
中で3回洗浄した後、マウスIgGに対する西洋ワサビベルオキシダーゼ結合抗
体(1: 5000、アマーノヤム)とともにプロットを室温にて20分間イン
キ二べ一トし、4回洗浄した。ウェスタンプロットを、製造業者(アマ−ジャム
)の記載に従って化学ルミネッセンスにより発色させた。
N末端タンパク質ンークエンシング、オンラインPTHアナライザーを備えたモ
デル470Aおよび477Aアブライドバイオシステムズシークエンサー上で自
動タンパク質シークエンシングを行った。電気ブロッティングした(elect
roblotted)タンパク質をプロットカートリッジ中で配列決定した。ネ
ルソンアナリティカル760インターフェースを用い、ジャスティスイノベーシ
タンソフトウエア(J ustice I nnovation softwa
re)でピークを積分した。配列の解析をVAX 8650上で行った[J、
f≧耶ヨ史IL:出、41〜52[ヘンゲル(Henzel)ら(1987)コ
コ。
アミノ酸分析、 ミリポアピコタグ(Millipore Picotag)ワ
ークステーノタンを用い、ペプチドを110℃にて6N定沸RRHCIで24時
間加水分解した。加水分解物をサバントスビードーバック(Savant 5p
eed−Vac)濃縮器上で乾燥させ、45分自動プログラムを用い、ニンヒド
リン検出器を備えたベックマンモデル6300アミノ酸分析器で分析した。
990)]中に注入し、ンエソクス(Sciex) AP I m hリブルク
アドルブル(triple quadruple)質量分析計を用いて直接分析
した。ウマミオグロビン(MW=16951kDa)の多価イオンを装置の検量
として用いた。
/NKIの発現および精製を追跡するため、本発明者らは、図8に示すようにヒ
トHCFの残基32〜210の上流に融合した免疫反応性のrFIagJエピト
ープのコード配列を含有する遺伝子を構築した。HGF/NKIは10のシステ
ィン残基を含有するので、本発明者らは、該タンパク質をペリプラズム腔へ分泌
させるためにstnリーダー配列を用い、浸透圧ショックフラクシジンから可溶
性形態を精製した(図9)。クマシー染色および抗Flagモノクローナル抗体
を用いたウェスタンプロット分析は、低リン酸培地中で形質転換株を増殖させる
ことによってHGF/NKIの充分な誘発が達成されたことを示唆していた(図
10Aおよびl0B)、HGF/NKIの発現レベルは100〜500mg/L
と評価される。図9に概略を示すプロトコールを用い、100gの細胞ペースト
の可溶性浸透圧ショソクフラクンタンから約500mgのHGF/NK1が精製
された。最終のFPLCモノSカチオン交換クロマトグラフィ一工程から精製さ
れたHGF/NKIは、5DS−PAGEによって決定されるように22kDa
のみかけの分子量を有し、少なくとも95%の純度であると判断される(図10
0)。HGF/NKIは、非還元条件下での5DS−PAGEによって示される
ように単量体として移動する(図10B)。精製したタンパク質はまた、Fla
g配列に対するモノクローナル抗体とも免疫反応し、HGF/NKIとしての同
一性が確認された(図10D)。
精製したHGF/NKIの生物学的特徴付け −HGF/NKIの等電点(p
I)は、IEFゲルによって判断されるように(データは示していない)82〜
86である。単離したタンパク質は、正しくプロセシングされたHGF/ N
K 1の予測されるアミノ酸組成およびN末端アミノ酸配列を有している(図8
)。分子量は、電子イオン化(electrospray 1onizatio
n)質量分析法により21.872Da、、!:決定された。この数字は、10
アミノ酸Flagエピトープに結合したヒトHGFの32〜210断片について
計算された分子量と同一である。
HGF/NKIのレセプター結合 −本発明者らは、可溶性形態のHGFレセプ
ターへの競合結合並びにA349細胞上の細胞表面に結合したHGFレセプター
への結合についてHGF/NKI調製物をアッセイした。代表的な実験からの阻
害曲線を図11AおよびIIBに示してあり、減少した親和性(野性型HGFと
比較した場合、8〜11倍)ではあるが、[IGFレセブクーへの放射性標識し
た野性型HGFの結合に対してHGF/NKIが競合し得ることを示している。
予想されるように、ヒトプラスミノーゲンからの精製クリングル4は、可溶性H
GFレセプターおよび細胞に結合したHGFレセプターのいずれに対する結合に
ついても競合しなかった。少な(とも3つの独立したアッセイにおけるこれら曲
線から評価される解離定数(Kd)は、野性型HGFが0.10 +/−0,0
2nMであるのに対してHGF/NKIは溶液中では1.10 +/ −0,0
4nMのKdにて結合することを示している。同様に、A349細胞上では、野
性型HGFが0.21 +/−0,04nMであるのに比べてHGF/NKIは
1.6+/−0,08nMのKdにて結合する。これらデータは、HGFレセプ
ターへの結合を媒介するのにHGFのNKI領域が充分であることを示している
。
HGFレセプターのリガンドにより誘発された自己リン酸化 −HGFレセプタ
ーは、リガンドの結合により145kDaのb−サブユニットの自己リン酸化を
起こす。A349細胞では1〜4nMの濃度で最大応答が観察された(図12)
。これらの1度のHGF/NKIではHGFレセプターの自己リン酸化は検出す
ることができなかった。しかしながら、一層高い濃度(20nMおよび1100
n;図12)ではいくらかの自己リン酸化を検出することができた。
HGF/NKIの生物学的特性 −HGFは初代培養の肝細胞において[3H]
−チミジンの取り込みを0.64 nMにて最大(IB、。)効果の半分で刺激
するが、同条件においてHGF/NKIは110nMの高濃度でもDNA合成を
促進させない(図13A)。本発明者らは、ついで、初代培養の肝細胞を用いて
HGF/NKIの拮抗作用について試験した(図13B)。HGF/NKIは、
6nMのIB5゜(肝細胞において50%DNA合成を中和するのにHGFに対
して10倍モル過剰のHGF/NKIに対応)でHGFにより誘発されたマイト
ジェン活性に対して完全に拮抗した。コントロールとして、本発明者らは、ヒト
プラスミノーゲンの精製クリングル4がHGF誘発細胞分裂促進(mitoge
nesis)に対して拮抗しないこと示した。さらに、HGF/NKIはEGF
によって促進された細胞分裂促進を中和することができなかったので(データは
示していない)、HGF/NKIの作用は特異的であった。それゆえ、HGF/
NKIは、HGFの強力で特異的なアンタゴニストである。
実施例8
HGF−1gGキメラの構築および発現野性型huHGF中のコード配列中の唯
一のKpn1部位を、二本鎖合成リンカ−[5°−CACAGTCG−3°(S
EQ ID NO:21)および5°−GTGACCGACTGTGGTAC−
3°(SEQ ID NO:22)]によりヒトIgG−γIH鎖cDNAの唯
一のBstEn部位に連結した。得られた構築物には、2つのアミノ酸(■およ
びT)によってIgG−γIH鎖のアミノ酸216〜443に融合したHGFの
全728アミノ酸をコードする配列が含まれていた。
変異体R494Eおよび変異体Y673S、V692S (実施例1の記載に従
って調製)のコード配列を同様にしてIgG−71に融合させた。
NK28GF−IgG (略してNK2−1 gcとも称する)を構築するため
、二本鎖合成リンカ−
5’JLCTGTGCAAT’rAAAACATGCCAGACG−3−(SE
Qより、 No: 23+5 ’ −GTGACCGTCTCGCATv′rr
r+rAAT]℃CACAGT−3’ fsEQ、 ID、 No: 24+を
用いてIgG中の唯一のSca 1部位を上記IGF−71H鎖cDNA構築物
のBstEII部位に連結させた。このことにより、ミャザワら、上記に記載さ
れている天然のHGF/NK2変異体のコード配列が再構築される。
NKI HGF−IgG (NKI−IgGとも称する)の構築は、−重鎖HG
F−NK2鋳型を用いて欠失変異体を「選別する(loop out) Jこと
によって行った。使用した変異誘発オリゴヌクレオチドは以下のようであった。
S ’ −GTCGGTGACCGTCTCTrαニi1闇G−3′+ SEQ
より、 No: 25+。
得られたcDNΔには、アミノ酸E、T、VおよびTをコードするリンカ−配列
を介してIgG−71のアミノ酸216〜443をコードする配列に連結したH
GFのアミノ酸1〜210をコードする配列が含まれていた。
293細胞中での発現は、上記のようにして行った。
コントロールの293細胞およびHGF−1gGキメラを発現する293細胞を
、還元条件下(図5A)および非還元条件下(図5B)にて8%5DS−PAG
E上の電気泳動により分析した。レーンM(モック)は、コントロール細胞では
発現が検出されなかったことを示している。他のレーンは、以下のキメラを示す
。
レーン1 :N−N−3O3−1
レーン2 : HGF−1gG
レーン3:Y673S、V692S HGF−TgGレーン4 :R494E
HGF−1gGSDS−PAGE電気泳動の結果は、これらキメラが二量体とし
て発現されたことを明らかに示している。
これらHGF−変異体−免疫グロブリンキメラの幾つかについて提唱されている
構造を図5Cに示す。
A349細胞への12+1i−標識rhuHGFの結合に対して野性型組換えヒ
トHGF (wt rhuHGF)−TgGキメラまたはHGF変異体−1gG
キメラのいずれかが競合する能力を、本質的にナルノー二ら、EMBOJ 上q
12867〜2878 (1991)の記載に従うが若干修飾して調べた。24
ウエルプレート中に10’細胞/ウエルの密度にて接種したA349細胞をDM
EM中で一夜増殖させ、ついで血清不含培地に2時間移した。20mM HEP
ES。
02%BSAおよび0.02%NaN3、pH7,0を含有するハンクス培地中
、4℃にて3時間穏やかに震盪しながら結合を行った。各ウェルに50pMのI
2$1−rhuHGFまたはHGF変異体および指示した濃度の競合体を入れた
。抽出および洗浄をナルジー二ら、上記の記載に従って行った。
図6Aおよび6Bに示す結果は、試験したHGF−1gGキメラが野性型ヒトH
GF (wt huHGF)と同様にA349細胞中の内生HGFrに結合する
ことを示している。
実施例10
ラット肝細胞初代培養に対するマイトツエン作用変異体HGF分子およびHGF
変異体−1gGキメラを、実施例2Aに記載した2部位huHGFサラドイッチ
EL[SAアッセイで定量した。wt rhuHGF、所定のHGF変異体、お
よびHGF変異体−1gGキメラを発現する293細胞からのならし培地を、実
施例2Cに記載した4H−チミジン取り込みアツセイにおいてラット肝細胞初代
培養に対するマイトジェン作用について試験した。
その結果を図7A、7Bおよび7Cに示す。
図7八に示すように、野性型huHGFをコードするプラスミドでトランスフェ
クションした細胞からのならし培地は、ラット肝細胞初代培養において3Hの取
り込みを刺激した。上記で示したように、−重鎖HGF変異体R494E HG
Fおよびプロテアーゼドメイン変異体Y673S、V692S HGFはマイト
ジェン活性を欠いていた(図7B)。しかしながら、興味深いことに、これら変
異体のマイトジェン活性はIgG融合融合タンパクリて発現された場合には完全
に回復された。同様に、NK2−1gG変異体(図7Aおよび7C) 、NKI
−1gG変異体(図7C)を発現する細胞からのならし培地も実質的なマイトジ
ェン活性を示したが、NK2またはNK】単独(HGF/NKIについては実施
例7を参照)を発現する細胞からのならし培地では実質的なマイトンエン活性を
示さなかった。これら実験はまた、すべてのIgG融合融合タンパ肪質マイトジ
ェンとして働くわけではないことを示している。なぜなら、CD4−1gGコン
トロール(ま肝細胞の増殖を誘発することができなかったからである。このデー
タは、IgGH鎖頌域のHGF変異体への融合が、これら変異体を二量体として
発現されるようにすることによってマイトジェン活性を回復することを示してい
ると思われる。
上記の記載は特に好ましい態様について言及するものであるが、本発明(まこれ
らに限定されるものでないことが理解されるであろう。当業者であれ(i、本発
明の総括的な概念から逸脱することなく、開示した書様に種々の変更を施すこと
力(できるであろう。そのような変更はすべて本発明の範囲に包含されるもので
ある。
配列表
配列番号:]
配列の長さ、47塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロンー:二直鎖状
配列。
TTGGAATCCCATrTACAACCTCGAGT’r’GTT TCG
TTTTGGCACAAGAT A7配列番号:2
配列の長さ・30塩基
配列の型:核酸
鎖の数・−重鎖
トポロジー・直鎖状
配列・
配列番号 3
配列の長さ・26塩基
配列の型 核酸
鎖の数 −重鎖
トポロン−直鎖状
配列
CCCATTTACA ACTGCCAATT GTrTCG 26配列番号、
4
配列の長さ:22塩基
配列の型:核酸
鎖の数 一本鎖
トポロジー、直鎖状
配列:
λフいΩ0コvAcArr′rGTCGTG Cλ22配列番号、5
配列の長さ 22塩基
配列の型、核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロジー:直鎖状
配列。
AGTGGGCCACCAGAATCCCCCT 22配列番号、6
配列の長さ:23塩基
配列の型:核酸
鎖の数 一本鎖
トポロジー、直鎖状
配列
TCCACGACCA GGACAAATCA CAC23配列番号、7
配列の長さ、30塩基
配列の型:核酸
鎖の数、一本鎖
トポロジー、直鎖状
配列:
GCATrCAACT TCTGAGTTTCTAATGTAGTC30配列番
号:8
配列の長さ、30塩基
配列の型、核酸
鎖の数、一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列。
CATAGTATrG TCAGCTTCAA CM′c′rGAACA30配
列番号:9
配列の長さ=30塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロジー、直鎖状
配列:
TCCATGTGACATATCTTCAG TrGTTrCCAA 30配列
番号:10
配列の長さ:30塩基
配列の型・核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロジー、直鎖状
配列。
TGTGGTATCA CCTrCATCTT GTCCATGTGA 30配
列番号 11
配列の長さ、24塩基
配列の型・核酸
鎖の数・一本鎖
トポロジー・直鎖状
配列:
ACCTrGGATG CATrMGTTG TTrC24配列番号 12
配列の長さ:23塩基
配列の型 核酸
鎖の数 −重鎮
トポロジー・直鎖状
配列
TTGTccATGT GATTMTCACAGT 2]配列番号:13
配列の長さ=35塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー重鎖
トポロンー:直鎖状
配列・
GTTCG’rGTTG GGATCCCATT TACCTATCGCAAT
rG 35配列番号、14
配列の長さ=16塩基
配列の型:核酸
鎖の数、一本鎖
トポロジー・直鎖状
配列。
AGCTTGCCTCGAGGCA 16配列番号 15
配列の長さ:51塩基
配列の型、核酸
鎖の数 一本鎖
トポロソー:直鎖状
配列・
ATGAAGGCCCCCGCTGTGCT TGCACCTGGCATCCT
CGTGCTCCTGTTrAC50配列番号:16
配列の長さ二60塩基
配列の型:核酸
鎖の数、−末鎖
トポロジー:直鎖状
配列:
CACTACTTAG QATGGGGGACATGTCTGTCA GAGG
ATACTG CACTTGTCGG 50CATGAACCGT G。
配列番号・17
配列の長さ=22塩基
配列の型 核酸
鎖の数ニ一本鎖
トポロジー二直鎖状
配列。
TAGTACTAGCACTATGATGT CT 22配列番号 18
配列の長さ、22塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニ一本鎖
トポロジー・直鎖状
配列・
TTrACTrCTT GACGGTCCAA AG 22配列番号:19
配列の長さ一25塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニ一本鎖
トポロジー・直鎖状
配列・
CAG(χKiGAGT TGCAGATTCA G(TGT 25配列番号、
20
配列の長さ、45塩基
配列の型・核酸
鎖の数・−末鎖
トポロジー 直鎖状
配列:
AGTTTrGTCG GTGACCTGAT CATTCτGATCW口’G
MCT ATrAC45配列番号=21
配列の長さ:8塩基
配列の型:核酸
鎖の数・−末鎖
トポロジー:直鎖状
配列:
CACAGTCG 11
配列番号:28
配列の長さコ42塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー末鎖
トポロジー:直鎖状
配列:
TCAGACTACA AGGACGACGA TGACAAGCTT 9 G
A 42配列番号:29
配列の長さ、21塩基
配列の型、核酸
鎖の数、−重鎖
トボロンー:@鎖状
配列。
TCAGAAG’rTG AATAQAGGTT’ C21配列番号=30
配列の長さ:59塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー末鎖
トポロジー:直鎖状
配列・
AGAAGAAAT 59
配列番号・31
配列の長さ・33塩基
配列の型:核酸
鎖の数ニー末鎖
トポロジー:直鎖状
配列:
CCCGGGAGGCCTCTATTCAA mcA CTG 13FIG、3
A
抑制5災t”t (n M )
FIG、3B
FIG、4
FIG、5A
FIG、5B
110′よ=コ NK2−19G
FIG、5C
;% 、”(n M )
FIG、6A
鷹痰(pM)
FIG、7A
濃n (pM)
凛戊 (ng/m1)
FIG、7C
巳PLCモ/ S pA−オ?北δ≧乏りコ叶2う7t −(PH6,0)FI
G、9
27−−−←HGF/NK1
濃戊 (nM)
FIG、IIA
FIG、1lB
FIG、12
.1 1 10 100 1000
孟戊 (nM)
FIG、13A
5ヌ3ミノ支 (nM)
FIG、13B
フロントページの続き
(31)優先権主張番号 950,572(32)優先臼 1992年9月22
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、PT、SE)
、CA、JP、US
Claims (52)
- 1.(a)それぞれ第一のレセプターおよび第二のレセプターに結合することが できる第一のリガンドおよび第二のリガンドの直接融合物からなる結合体を用意 し、その際、該第一のレセプターおよび該第二のレセプターは互いにオリゴマー を形成することができ、かつチロシンキナーゼ活性を有するレセプター、サイト カインレセプター、および神経成長因子レセプタースーパーファミリーの成員よ りなる群から選ばれたものであり、ついで(b)該結合体を該第一のレセプター および該第二のレセプターと接触させて該第一のリガンドを該第一のレセプター に、該第二のリガンドを該第二のレセプターに結合させる、ことを特徴とするレ セプターの活性化方法。
- 2.該第一のリガンドおよび該第二のリガンドが天然のリガンドの変異体である 請求項1に記載の方法。
- 3.該第一のリガンドおよび該第二のリガンドが同じ天然のリガンドの変異体で ある請求項2に記載の方法。
- 4.該天然のリガンドがチロシンキナーゼ活性を有するレセプターに結合するこ とができる請求項3に記載の方法。
- 5.該天然のリガンドが肝細胞増殖因子(HGF)、インスリン、上皮増殖因子 (EGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、インスリン様増殖因子−1(I GF−1)、コロニー刺激因子−1(CSF−1)、HER2、HER3、およ び線維芽細胞増殖因子(FGF)よりなる群から選ばれたものである請求項4に 記載の方法。
- 6.該天然のリガンドがヒトHGF(hHGF)である請求項5に記載の方法。
- 7.該第一のリガンドおよび該第二のリガンドの少なくとも一方が天然のhHG Fのレセプター結合親和性を実質的に完全に保持しているが、単独ではHGFレ セプター(HGFr)を実質的に活性化することができない、請求項6に記載の 方法。
- 8.該天然のリガンドがヘマトポエチンレセプタースーパーファミリーから選ば れるレセプターに結合することができる請求項3に記載の方法。
- 9.該天然のリガンドが、成長ホルモン(GH)、プロラクチン(PRL)、胎 盤性ラクトゲン(PL)、インターロイキン1〜7(IL−1〜IL−7)、エ リトロポエチン(EPO)、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、マクロフ ァージコロニー刺激因子(M−CSF)、および顆粒球−マクロファージコロニ ー刺激因子(GM−CSF)よりなる群から選ばれたものである請求項8に記載 の方法。
- 10.該天然のリガンドがヒト成長ホルモン(hGH)またはウシ成長ホルモン (bGH)である請求項9に記載の方法。
- 11.該天然のリガンドが神経成長因子レセプタースーパーファミリーの成員に 結合することができる請求項3に記載の方法。
- 12.該天然のリガンドが神経成長因子(NGF)、腫瘍壊死因子−α(TNF −α)、および腫瘍壊死因子−β(TNF−β)よりなる群から選ばれたもので ある請求項11に記載の方法。
- 13.(a)それぞれ第一のレセプターおよび第二のレセプターに結合すること ができる第一のリガンドおよび第二のリガンドからなる結合体を用意し、その際 、該第一のレセプターおよび該第二のレセプターはチロシンキナーゼ活性を有す るレセプターから選ばれたものであり、ついで(b)該結合体を該第一のレセプ ターおよび該第二のレセプターと接触させて該第一のリガンドを該第一のレセプ ターに、該第二のリガンドを該第二のレセプターに結合させる、ことを特徴とす るレセプターの活性化方法。
- 14.該第一のリガンドおよび該第二のリガンドが互いに共有結合により融合し ている請求項13に記載の方法。
- 15.該共有結合した融合物が異種リンカーを含む請求項13に記載の方法。
- 16.該リンカーが免疫グロブリン定常ドメインまたは可変ドメイン配列を含む 請求項15に記載の方法。
- 17.該第一のリガンドおよび該第二のリガンドの各C末端が免疫グロブリン定 常ドメイン配列のN末端に融合している請求項16に記載の方法。
- 18.該免疫グロブリン定常ドメイン配列が、IgG−1、IgG−2、IgG −3、IgG−4、IgA、IgE、IgDまたはIgMから得られたものであ る請求項17に記載の方法。
- 19.該免疫グロブリン定常ドメイン配列がIgG−1またはIgG−3から得 られたものである請求項18に記載の方法。
- 20.IgG−1またはIgG−3のH鎖可変ドメインが該第一のリガンドおよ び該第二のリガンドで置換されており、該分子が、ジスルフィド結合したヘテロ 多量体またはホモ多量体として組み立てられている請求項19に記載の方法。
- 21.IgG−1またはIgG−3の少なくともH鎖可変ドメインおよびCH1 ドメインが該第一のリガンドおよび該第二のリガンドで置換されており、該分子 が、ジスルフィド結合したヘテロ多量体またはホモ多量体として組み立てられて いる請求項19に記載の方法。
- 22.該リンカーが非タンパク質性架橋剤の残基である請求項15に記載の方法 。
- 23.該リンカーが該第一のリガンドと該第二のリガンドとの間のジスルフィド 架橋からなる請求項15に記載の方法。
- 24.該リンカーがポリペプチドスペーサーである請求項15に記載の方法。
- 25.該スペーサーが約5〜約25のアミノ酸を含む請求項24に記載の方法。
- 26.該第一のリガンドおよび該第二のリガンドが天然のリガンドの誘導体であ る請求項13に記載の方法。
- 27.該第一のリガンドおよび該第二のリガンドが同じ天然のリガンドの誘導体 である請求項26に記載の方法。
- 28.該天然のリガンドが肝細胞増殖因子(HGF)、インスリン、上皮増殖因 子(EGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、インスリン様増殖因子−1( IGF−1)、コロニー刺激因子−1(CSF−1)、HER2、HER3、お よび線維芽細胞増殖因子(FGF)よりなる群から選ばれたものである請求項2 7に記載の方法。
- 29.該天然のリガンドがヒト肝細胞増殖因子(hHGF)である請求項28に 記載の方法。
- 30.該第一のリガンドおよび該第二のリガンドの少なくとも一方が天然のhH GFのレセプター結合親和性を実質的に完全に保持しているが、単独ではHGF レセプター(HGFr)を実質的に活性化することができない、請求項29に記 載の方法。
- 31.該分子が、 (a)ACL−ACL; (b)ACR−[ACR、ACL−ACR、ACL−VRCR、またはVLCL −ACR];(c)ACL−ACR−[[ACL−ACR、ACL−VRCR、 VLCL−ACR、またはVLCL−VRCR]; (d)ACL−VRCR−[ACR、またはACL−VRCR];(e)VLC L−ACR−[ACL−VRCR、またはVLCL−ACR]:および(f)[ A−Y]R−[VLCL−VRCR]2(式中、各Aは同一または異なるアミノ 酸配列を表す;VLは免疫グロブリンL鎖可変ドメイン;VRは免疫グロブリン H鎖可変ドメイン;CLは免疫グロブリンL鎮定常ドメイン;CHは免疫グロブ リンH鎖定常ドメイン;nは1よりも大きな整数; Yは共有架橋剤の残基を示す)よりなる群から選ばれたものである請求項28に 記載の方法。
- 32.該分子においてAアミノ酸配列が同一である請求項31に記載の方法。
- 33.該分子が少なくとも2つの異なるAアミノ酸配列を含む請求項31に記載 の方法。
- 34.チロシンキナーゼ活性を有するレセプター、サイトカインレセプター、お よび神経成長因子レセプタースーパーファミリーよりなる群から選ばれたレセプ ターに選択的に結合することができるリガンド変異体の生物学的活性を回復する 方法であって、 (a)該リガンド変異体の2つの分子を直接融合させてホモ二量体を得るか;ま たは (b)該リガンド変異体を第二のレセプター結合性アミノ酸配列に融合させてヘ テロ二量体を得;ついで (c)該ホモ二量体またはヘテロ二量体を該レセプターに接触させて、該リガン ド変異体の一つの分子を該レセプターの第一の分子に結合させ、該リガンド変異 体の第二の分子または該第二のレセプター結合性配列を該レセプターの第二の分 子に結合させる ことを特等とする方法。
- 35.チロシンキナーゼ活性を有するレセプターよりなる群から選ばれたレセプ ターに選択的に結合することができるリガンド変異体の生物学的活性を回復する 方法であって、 (a)該リガンド変異体の2つの分子を結合させてホモ二量体を得るか;または (b)該リガンド変異体を第二のレセプター結合性アミノ酸配列に結合させてヘ テロ二量体を得;ついで (c)該ホモ二量体またはヘテロ二量体を該レセプターに接触させて、該リガン ド変異体の一つの分子を該レセプターの第一の分子に結合させ、該リガンド変異 体の第二の分子または該第二のレセプター結合性配列を該レセプターの第二の分 子に結合させる ことを特等とする方法。
- 36.該リガンドがhHGF変異体である請求項35に記載の方法。
- 37.該ホモ二量体またはヘテロ二量体が免疫グロブリンアミノ酸配列を含む請 求項36に記載の方法。
- 38.該hHGF変異体のアミノ酸配列が免疫グロブリンの可変ドメインで置換 されている請求項37に記載の方法。
- 39.ジスルフィド結合した免疫グロブリンH鎖二量体の各アームにおいて、該 hHGF変異体のアミノ酸配列のC末端が、ヒンジの少なくとも一部、CH2お よびCH3ドメインを含む免疫グロブリン定常ドメイン配列のN末端に融合して いる、請求項38に記載の方法。
- 40.該変異体が、NK2−IgG;NK1−IgG;ΔK2−IgG;R49 4EHGF−IgG;およびV673S、V692SHGF−IgGよりなる群 から選ばれたものである請求項39に記載の方法。
- 41.チロシンキナーゼ活性を有するレセプター、サイトカインレセプター、お よび神経成長因子レセプタースーパーファミリーよりなる群から選はれたレセプ ターの天然リガンドに対するアゴニストの製造方法であって、該レセプターに結 合することができる第一のリガンド変異体を二量体形成させるか、または該レセ プターに結合することができる第二のリガンド変異体に該第一の変異体を直接融 合させることを特徴とする方法。
- 42.該第一のリガンドおよび第二のリガンドの少なくとも一方が、単量体の形 態にある場合には生物学的活性を実質的に欠く請求項41に記載の方法。
- 43.チロシンキナーゼ活性を有するレセプターの天然リガンドに対するアゴニ ストの製造方法であって、該レセプターに結合することができる第一のリガンド 変異体を二量体形成させるか、または該レセプターに結合することができる第二 のリガンド変異体に該第一の変異体に結合させることを特徴とする方法。
- 44.該リガンドがhHGF変異体である請求項43に記載の方法。
- 45.該リがンド変異体が異種リンカーによって連結されている請求項44に記 載の方法。
- 46.該異種リンカーが免疫グロブリン配列を含む請求項45に記載の方法。
- 47.第一の免疫グロブリン定常ドメイン配列へのチロシンキナーゼ活性を有す るレセプターに結合することができる第一のリガンドの融合物、および第二の免 疫グロブリン定常ドメイン配列への該レセプターまたはチロシンキナーゼ活性を 有する他のレセプターヘ結合することができる第二のリガンドの融合物からなる キメラ分子。
- 48.各リガンドのC末端が、IgG−1、IgG−2またはIgG−3H鎖の ヒンジ領域およびCH2およびCH3ドメインへ融合したジスルフィド結合二量 体である請求項47に記載のキメラ分子。
- 49.各リガンドのC末端が、IgG−1、IgG−2またはIgG−3H鎖の CH1、ヒンジ、CH2、およびCH3ドメインへ融合したジスルフィド結合二 量体である請求項48に記載のキメラ分子。
- 50.該第一のリガンドおよび第二のリガンドがHGFrに結合することができ る請求項48に記載のキメラ分子。
- 51.該第一のリガンドおよび第二のリガンドがHGFrに結合することができ る請求項49に記載のキメラ分子。
- 52.HGF−IgG;NK2−IgG;NK1−IgG;ΔK2−IgG;Y 673S、V692SHGF−IgGおよびR494EHGF−IgGよりなる 群から選ばれたものである請求項47に記載のキメラ分子。
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