JPH07508179A - ヒトインターロイキン−13 - Google Patents

ヒトインターロイキン−13

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JPH07508179A JP6506436A JP50643694A JPH07508179A JP H07508179 A JPH07508179 A JP H07508179A JP 6506436 A JP6506436 A JP 6506436A JP 50643694 A JP50643694 A JP 50643694A JP H07508179 A JPH07508179 A JP H07508179A
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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】 ヒトインターロイキン−13 本発明は、ヒト免疫系に作用する組成物および方法に関する。特に、本発明は、 免疫系応答および発達を調節する核酸、タンパク質および抗体を提供する。これ らの物質の診断および治療的使用も開示する。
発明の背景 かなり長い間、哺乳動物免疫応答は、「免疫ネットワーク」と称する一連の複雑 な細胞性免疫に基いていることが知られてきた。最近の研究は、このネットワー クの内部の働きへの見通しを与えた。
応答の多くが、リンパ球、マクロファージ、顆粒球および他の細胞のネットワー ク様相互作用を必要としていることはなお明らかであるが、現在、免疫学者らは 、概して、リンホカイン、サイトカインまたはモノカインとして知られている可 溶性タンパク質がこれらの細胞相互作用を制御することにおいて重要な役割を果 たしているという見解をいだいている。
それらの重要性を考えると、新規のリンホカインを同定し且つ単離することが要 求される。
発明の概要 本発明は、一つのこのような新規のリンホカインを提供することによってこの要 求を満たす。更に詳しくは、本発明は、ヒトインターロイキン−13(IL−1 3)およびその使用法を提供する。
本発明は、更に、ポリペプチド自体をコードする核酸並びにそれらの製造法およ び使用法を提供する。本発明の核酸は、本明細書中に包含されたクローン化相補 的DNA (cDNA)配列に対するそれらの相同性によって、および/または 典型的にはこれらの核酸によって包含されるポリペプチドに対して用いられたI L−13活性についての機能検定によって特徴付けられる。免疫応答の抑制を調 節するまたは干渉する方法を提供する。
本発明は、一部分は、IL−13活性を有するタンパク質を発現することができ るヒトcDNAの発見およびクローニングに基いている。cDNAクローンとし ては、部分配列および完全な長さの配列をそれぞれ含むプラスミドベクターpベ クターは、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術およびインサートの配列を用い ることによって構築することができる。
本発明は、表1において開示されたヒト■L−13の配列に対して相同のセグメ ントを含む、単離された核酸を提供する。典型的に、該セグメントは、少なくと も50ヌクレオチドであり、しばしば、ヒトIL−13に特有の生物学的活性を 示すタンパク質、例えば、表1のアミノ酸配列をコードしている。他の実施態様 において、該セグメントは、表1において開示されたコーディング配列に対して 少なくとも80%相同である。他の実施態様において、核酸は、第二タンパク質 を更にコードしている。本発明は、更に、該核酸を含むベクターまたは細胞を包 含する。
或いは、核酸は、表1において開示されたヒトIL−13の配列に対して相同の セグメントを含む組換え核酸でありうる。通常、これは、ヒトIL−13をコー ドしているかまたは融合タンパク質をコードしていることがある。本発明は、更 に、該核酸を含む発現ベクターなどのベクターおよび細胞を包含する。
別の実施態様において、本発明は、単離されたヒトIL−13タンパク質または ペプチドを提供する。若干の実施態様において、タンパク質は、表1に開示され た完全な長さの配列を有するかまたはその突然変異タンパク質であり、グリコジ ル化変異型などの変化した翻訳後修飾パターンを含むことがある。他の実施態様 は、ヒトIL−13のペプチドを含む融合タンパク質およびそれを含む細胞を包 含する。
もう一つの実施態様において、本発明は、グアニジンで変性されたマウスP60 0またはヒトIL−13タンパク質を再生(refold)する方法であって、 該タンパク質を6Mグアニジノ中に約2.5mg/mlの濃度で溶解させ、グア ニジンを還元型および酸化型グルタチオン両方の存在下で何時間かにわたって約 60mMまで希釈し;そして希釈されたグアニジノ溶液を少な(とも12時間イ ンキュベートすることを含む上記方法を提供する。
本発明は、更に、ヒトIL−13に対して特異的に結合する抗体、例えば、マウ ス抗体、単クローン性抗体またはキメラ抗体を提供する。本発明は、更に、有効 量のヒトIL−13を単独でかまたはIL−4若しくはIL−10などの別のサ イトカインとの組み合わせで試料と接触させることによって、試料中の単球若し くはB細胞増殖を支持するまたは前記細胞の生存度を持続する方法を提供する。
若干の実施態様において、試料中のヒ[L−13を検出する方法であって、ヒト IL−13を認識する結合組成物とまたはヒトIL−13をコードしている核酸 に対してハイブリッド形成する核酸と試料を接触させることによる上記方法を提 供する。結合組成物は単クローン性抗体でありうるし、試料は血液試料でありう る。
他の実施態様において、本発明は、造血系B細胞またはT細胞の増殖を調節する 方法であって、有効量のIL−13およびrL−4組み合わせまたはI L−4 アンタゴニストを含むそれらに対するアンタゴニストと前記細胞を接触させるこ とによる上記方法を提供する。造血系細胞増殖は、抗体生産細胞への細胞分化に よって達成することができる。
更に、本発明は、骨髄系前駆体細胞の増殖を調節する方法であって、有効量のヒ トIL−13、マウスP600またはそれらのアゴニスト若しくはアンタゴニス トと前記細胞を接触させることによる上記方法を提供する。増殖の調節は細胞分 化を伴うことが多い。
感染またはアレルゲンに対する免疫応答を調節する方法であって、例えば、有効 量のヒトIL−13、マウスP600、またはIL−4アンタゴニストを含むそ れらのアゴニスト若しくはアンタゴニストを投与することによる上記方法を提供 する。更に、本発明は、骨髄系前駆体細胞の細胞生存度を持続する方法であって 、有効量のヒトIL−13、マウスP600、またはIL−4アンタゴニストを 含むそれらのアゴニスト若しくはアンタゴニストと、IL−4およびIL−10 を含む更に別のサイトカインとの組み合わせを前記細胞と接触させることによる 上記方法を提供する。
発明の説明 本明細書中に引用された参考文献はいずれも、参考として本明細書中に完全に包 含される。
■ 概説 本発明は、本明細書中においてヒトインターロイキン−13(IL−13)と称 する、構造的にも生物学的にも特有の定義された性質を有するヒトインターロイ キン分子のアミノ酸配列およびDNA配列を提供する。この分子は、P2O3と 称する関連のマウスタンパク質をコードしているマウス遺伝子を用いて得られた 。
51?法のいくつかは、例えば、マニアティス(Maniatis)ら(198 Spring Harbor Laboratory)、:)−ルビ・スプリン グ・ハーバ−・プレス、サムプルツク(Sambrook)ら(1989)Mo lecular Cloning:A Laboratory−ツ(Green e Publishing As5ociates)、プルツクリン、NY:ま たはオースベルら(1987年および定期補遺)−りに記載されているかまたは 言及されている。
ヒト遺伝子の単離には、成功の妨げになる障害があった。オリゴヌクレオチドプ ローブおよびプライマーを用いるマウスP600タンパク質のヒト相同染色体を 単離する初期の試みは失敗に終わった。このような方法を用いる場合の難しさは 、正しいクローンを単離させるようにノイズ比率に対して十分なシグナルを与え る十分な長さのプローブを選択することができないことから生じることが多い。
更に、多数のマウス細胞系は、高感受性ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術を 用いたとしても、マウス遺伝子について検出可能レベルのmRNAを生じること ができない。
マウスおよびヒト遺伝子の相同性は比較的低い約60%であるので、十分に高い 相同性を与えて識別可能な正のシグナルをハイブリダイゼーションによって確実 にするためには、比較的長いプローブが必要である。しかしながら、ヒト遺伝子 を単離する前に、相同性の程度を知ることまたは標的遺伝子のどの領域が、プロ ーブが選択されるべき高い相同性を示すのかを予測することは不可能であった。
実際に、様々なライブラリーから遺伝子を単離するための種々のプローブを単独 でまたは組合せで用いる多数の試みは失敗に終わった。
完全な長さよりも短い中間のクローンが単離されたライブリーは、オリゴヌクレ オチドまたはゲノムDNAプローブによってスクリーニングされた場合、正しい クローンを与えることができなかった。実際に、プローブとしてゲノムマウス配 列を用いて単離されたクローンは、虚偽の陽性であることが判明した。すなわち 、それらは配列順序決定によって評価されるヒト同等物をコードしてぃなかった 。少な(とも一つの他の研究グループもまた、同様のアプローチを用いて遺伝子 を単離することに失敗した。
マウスP600遺伝子に対するヒト相同染色体の単離を成功に導いた別個のアプ ローチが考案された。比較的短い長さのオリゴヌクレオチドプローブを用いる代 わりに、マウス遺伝子の完全な長さのコーディング部分にほぼ対応するプローブ を用いた。更に、cDNAライブラリーを構築するのに用いられた細胞種は極め て重要であった。上記のように、マウス遺伝子の発現は、種々の細胞種において 劇的に変化した。本明細書中に記載の陽性のクローンを与えるcDNAライブラ リーを作成するのに用いられたヒトB21細胞は、ヒト遺伝子を比較的高レベル で発現する細胞種であることが判明した。
しかしながら、このことは、初期にスクリーニングが行なわれた場合には明らか ではなかった。更に、ハイブリダイゼーションによって生じた陽性のシグナルは 、バックグラウンドと区別することが困難であった。スクリーニングにおいて用 いたハイブリダイゼーションおよび洗浄条件は極めて重要であり、やや苛酷な洗 浄条件は、陽性のシグナルを簡単に排除した。例えば、ウエトマー(Wetmu r) ら、J、Mo1ecular Biolog3’ 31:349(196 8)を参照されたい。
pB21.8f2と称する最初に単離されたクローンは、完全な長さより短かっ ノ:。完全な長さのクローンの単離は、更に別のcDNAライブラリーの使用を 必要とした。したがって、pAlo、66と称する完全な長さのヒトクローンの 単離には、かなりの時間と費用の投資が必要であった。マウスとヒト遺伝子間の 相同性が高い部分を知った後の、比較的短い長さのオリゴヌクレオチドプローブ を用いる単離は、現在のところ比較的簡単であると考えられる。
ヒトIL−13を単離するのに用いられた方法を、大まかに下記に記載する。
pCDベクター中で構築されたcDNAライブラリーは、ヒトB21細胞がら単 離されたRNAから製造された。これらの細胞は、マウスクローンを与える細胞 と同様のマーカーの多くを示すと現在のところ理解されているヒトT細胞である 。
いくつかの修正および特異な技術を用いて、ライブラリーをオリゴヌクレオチド によってプローブする場合のcDNAクローンの単離に関係した問題を克服した 。
特に、比較的短い長さのオリゴヌクレオチドプローブを用いる代わりに、約40 0ヌクレオチドの完全な長さに近い二本鎖プローブを選択した。B21誘導CI ) N Aライブラリーを用いる従来の試みは失敗したが、完全な長さに近い二 本鎖プローブは微かに陽性の/グナルを与えた。数人の経験を積んだ生物学者は 、その微かなノブナルが本物であることに極めて懐疑的であったが、これらのシ グナル追及を続け、究極的な成功に到達した。
最初のヒト単離物はマウス遺伝子に対して相補性を示したが、アミノ末端コーデ ィング部分の一部分を欠失していた。したがって、この中間の単離物は、完全な 長さのクローンよりも短かった。82F誘導ライブラリーから完全な長さのクロ ーンを単離する試みは失敗した。しかしながら、別のcDNAライブラリーの選 択によって、完全な長さに近いヒトプローブは、完全な長さのヒトクローンの単 離を可能にした。
pAlo、66クローンの完全なヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列を表1に 示す。このヌクレオチド配列は、配列番号 1によって定義された配列に対応す る。表2は、表1の遺伝子配列をマウスP600タンパク質の公開された遺伝子 配列と比較する。表3は、ヒトIL(3の推定アミノ酸配列および公開されたマ ウスP600アミノ酸配列を比較する。
表1:ヒトIL−13のヌクレオチドおよびアミノ酸配列。
品ごツαDuみス匡にa区λ刀]スロπ:口π窺真τズπn−1ζに口胃=86 0m w m w GIIC’!GTGG:ゴα7aχ:l’iC’!? 92 0人層−Aへ髪鴨A 1290 表2 ヒト1L−13およびマウスP600核酸配列の比較(ヒト上段;マウス 入CλGATAAAAAA 1276 表3:ヒトIL−13およびマウスP600アミノ酸配列の比較(ヒト上段;マ ウス下段)。ヒトIL−13のもう一つの形は、別のmRNAスプライシングに よって生じたアミノ酸番号97および98の間(1で示した位置)にGLNを有 する。
GLY P進島圧スPKバ;YPに■山PにPにミス−−−−26GLY LE U AIA ALA PROGI+、’Y PROVAL PROMG SER V71L n LEtJ PRO30ASN GLNLYS ALA PROL lm CYS入玉GLY SER)ET VAL TRP SERm 56AS Nu刀TKRにλ口、Yに79ヌαSにλ島Uフー皮スUコ=Σ 71χえ■山 圧スGL”+’αS圧スに講■Σ−LYSフ但−MGにゴU刀 86ASN I LE SERASNCYS ASN MAコΣm MG ’I1m GI24  ARG ILE LEU 89H工S GLY二CYS A!遍に15 LYS に講Pにフ但フ但■山圧ス圧スニ104PRO−−ASP THRLYS nE −VXにA HXS PIE nE T)m LYS 117LETJ LET J SERTYRTl(RLYS (u LIN PHENCH工S (mY  i’Ro P)! −131表3の説明に記述されたヒトIL−13の他の形の アミノ酸配列は、配列表において配列番号:2で定義されている。
本明細書中で用いられるrlL−13Jという用語は、表1で示されたアミノ酸 配列を有するタンパク質若しくはペプチドセグメントまたはそのフラグメントを 含むタンパク質を示す。更に、それは、配列が与えられているIL(3対立遺伝 子と同様の方式で細胞または細胞上成分に機能的に作用するポリペプチドを意味 する。それは、更に、記載されたタンパク質の対立遺伝子型および他の変異型、 例えば、代謝型を包含する。典型的に、それは、その対応する生物学的受容体に 対して高親和性で、例えば、少なくとも約1100n、通常は約30nMより多 (、好ましくは約1.OnMより多く、そして更に好ましくは約3nMより多く 結合する。該用語は、更に、本明細書中において、関連した天然に存在する形態 、例えば、ヒトタンパク質の対立遺伝子型および代謝変異型を意味するのに用い られる。
本発明は、更に、表1のアミノ酸配列との実質的アミノ酸配列相同性を有するタ ンパク質またはペプチドを包含するが、マウスにおいて見出された対応するP6 00タンパク質の場合とほぼ同様のまたはより少ないアミノ酸配列相同性を示す タンパク質またはペプチドはいずれも除外する。
ポリペプチド「フラグメント」または「セグメント」は、少な(とも約8アミノ 酸、一般的には少なくとも10アミノ酸、より一般的には少なくとも12アミノ 酸、しばしば少なくとも14アミノ酸、更にしばしば少なくとも16アミノ酸、 典型的には少なくとも18アミノ酸、より典型的には少なくとも20アミノ酸、 通常少なくとも22アミノ酸、更に通常少なくとも24アミノ酸、好ましくは少 なくとも26アミノ酸、更に好ましくは少な(とも28アミノ酸、そして特に好 ましい実施態様において、少なくとも約30またはそれ以上のアミノ酸を有する アミノ酸残基の伸張部分である。異なるタンパク質のセグメントの配列は、適当 な長さの伸張部分にわたって互いに比較することができる。
アミノ酸配列相同性すなわち配列同一性は、残基組合せを最適化することによっ て、必要ならば、要求されるギヤツブを導入することによって決定される。例4 3 (1970):サンコツ(Sankoff)ら、エユme Warps。
String Edits、and Macromoleculesの第1章: The Theory and Practice of 5equenceC omparsion、1983.アデイソン・ウニスリー(Addison−W csley)、リーディング、MA;ならびにインテリジエネテイクス(Int 、elliGenetics)、?ランテン・ビュー、CA:およびウイスコフ ンン大学遺伝学コンピューターグループ(the Universityof  Wisconsin Genetics ComputerGroups)、マ ディソン、W+からのソフトウニアノ(・ソケージを参照されたい。これは、同 類置換を組合せとみなした場合に変化する。
同類置換としては、典型的に、下記の群、すなわち、グリシン、アラニン;)( リン、イソロイノン、ロイシン:アス/<ラギン酸、グルタミン酸:アスノくラ ギン、グルタミン:セリン、トレオニン:リシン、アルギニン:およびフェニル アラニン、チロシンの範囲内での置換がある。相同アミノ酸配列は、与えられた 配列における天然の対立遺伝子の変化を含むことを意味する。典型的な相同タン ノくり質またはペプチドは、表1のアミノ酸配列セグメントと、50〜100% の相同性(ギャップを導入することができる場合)〜60〜100%までの相同 性(同類置換を含む場合)を有する。
相同性は、少なくとも約50%、一般的には少なくとも58%、より一般的1こ は少なくとも63%、しばしば少な(とも69%、更にしばしば少なくとも75 %、典型的には少な(とも81%、更に典型的には少な(とも86%、通常少な くとも90%、更に通常は少なくとも93%、好ましくは少なくとも95%、そ して更に好ましくは少なくとも97%、そして特に好ましい実施態様におG1て 少なくとも98%またはそれ以上である。相同性の程度は、比較されるセグメン トの長さによって変化する。相同タン<り質またはペプチド、例え:f1対立遺 伝子変異型は、大部分の生物学的活性を表1の記載の実施で様と共有する。
本明細書中で用いられる「生物学的活性」という用語は、制限することなく、誘 導性細胞刺激、1g生産、細胞分化若しくは細胞生存機能、まtこ(!記載され たヒ1−IL−13と同様のものまたは対立遺伝子変異型1こ対して生じた抗体 との受容体結合性および交差反応性のようなより構造的な性質を記載するのに用 いられる。
リガンド、アゴニスト、アンタゴニストおよび類似体という用語は、IL−13 またはIL−13様タンパク質に対する特有の細胞性応答を調節する分子、更に は、受容体が天然の受容体または抗体である場合などのりガント−受容体相互作 用についてのより標準的な構造の結合競合の特徴を操作する分子を含む。細胞性 応答は、細胞受容体に対するIL−13の結合によって媒介されるらしい。更に 、リガンドは、前記受容体若しくはその類似体が結合する天然のリガンドとして かまたは天然のリガンドの機能的類似体である分子として働(分子である。
機能的類似体は、構造的に修飾されているリガンドであってよいしまたは適当な りガント結合決定基と相互作用する分子形状を有する全く無関係の分子であって よい。リガンドは、アゴニストまたはアンタゴニストとして働(ことができる。
例えば、グツドマン(Goodman)ら監修、T h ePharmacol ogical Ba5es ofTherapeutics、1990.ペルガ モン・プレス(PergamonPress)、ニューヨークを参照されたい。
11 活性 ヒトIL−1.3タンパク質は、多数の種々の生物学的活性を有する。ヒトIL −13は、マウスP600タンパク質に対して相同であるが、構造的には異なる 。
例えば、ヒトIL、−13遺伝子コーディング配列は、マウスP600ヌクレオ チドコーディング配列と約50%しか相同でない。アミノ酸レベルでは約66% の同一性がある。
7922600分子の生物学的活性は、かなり最小限に定義された。特に、それ は、未分化のマウス骨髄細胞を刺激して分化の初期段階にさせる能力を有する。
マウスP600タンパク質は、この検定においてマウス細胞およびヒト細胞両方 を活性化すると考えられる。
本開示は、更に、2600分子を用いて発見された新規の活性を記載する。ヒト IL−13および相同のマウスP600タンパク質の間の構造の違いは、2種類 のタンパク質が同一の機能的性質を有するかどうか若干の疑いをもたらす。しか しながら、確認される活性の−握りは相同染色体間に共有されていると考えられ る。マウス細胞またはヒト細胞に対するマウスP600の活性の多くは、ヒトI L−13に対しても適用されると考えられる。実際に、交雑種活性は、多数の構 造的特徴が分子の機能に臨界的ではないことを示している。
特に、ヒトIL−13は、ヒト細胞に対して与えられた場合に多数の確認される 活性を示す。以下の実施例部分は、細胞の生存度、形態学、増殖および分化に対 するヒトIL−13の作用を研究するのに用いられた手順を記載する。特に、ヒ トIL−43は、B細胞、PBMCおよびマクロファージに作用する。B細胞に 対して、サイトカインは、単独でかまたは池のサイトカインと一緒に増殖に影響 を及ぼし;細胞生存度を持続し:生存に影響を及ぼし;12表面マーカーの変更 を引き起こし、CD40に対して特異的な作用を有し:そしてIgEスイッチン グに影響を及ぼす。
PBMCまたはマクロファージに対して、それは形態学的変化を誘導し、細胞表 面マーカーの変化を引き起こし、酸化窒素生産に影響を及ぼし、IL−1αおよ びIL−6発現に影響を及ぼし、そして抗体依存性細胞障害(ADCC)に影響 を及ぼす。重要なことに、I L−4およびIL−13間の類似性は、I L− 4の同様のアンタゴニストにその構造が基いているIL−13のアンタゴニスト をもたらす。これらの活性は、対応する機能障害を特徴とする免疫学的症状を治 療する場合に有用でありうる。例えば、Merck Manualまたはポール (Paul)、Fundamental Immunologyを参照されたい 。
大腸菌(E、coli)から製造されたマウスP600は、多量のインビボ活性 マウスB細胞の増殖を刺激するまたは補助刺激する能力を有する。IL−4、可 溶性抗CD40およびマウスP600の組合せは、これらの細胞の増殖を誘導す る。しかしながら、多量のインビボ活性マウスB細胞は、若干の単球および他の 細胞を含むことがあるので、他の細胞が、観察された増殖を支持する様々な成長 因子を分泌させることがある。したがって、マウスP600は、単独または池の 因子と一緒に、直接的にかまたは間接的にB細胞を刺激する。ヒトIL−13は 、同様の生物学的活性を示すはずである。
2、持続されたB細胞の生存:選択性 IL−13は、抗原受容体によって活性化されたB細胞のDNA合成を促進した 。この誘導は用量依存性であり、その作用はIL−10に匹敵したが、IL−2 またはIL−4よりも少なかった。作用経過時間もIL−2およびIL−4とは 異なった。同様に、CD40受容体によって活性化されたB細胞もまた用量依存 方式で影響を受け、IL−4およびIL−10の作用に匹敵した。作用の速度論 は、IL−4またはIL−10応答とは異なる時間経過を示した。IL−10お よびIL−13の組合せは付加的効果を示したが、IL−13はIL−4のいず れの作用も増加させたとは考えられなかった。これは、他のデータと共に、これ ら2種類のサイトカインがシグナル導入において若干の成分を共有することがあ るということを示唆したが、他のデータは作用の若干の独立性を示す。
更に具体的には、IL−13は、各種■g1特に、IgHの発現を引き起こした 。更に、IL−13のための標的細胞集団は、IL−4の場合よりも制限される らしい。したがって、IL−4およびIL−13は多数の生物学的性質を共有す るが、それらのシグナル伝達経路は、生理学的および力学的に区別できる。
3.1g生産の変更 B21T細胞クローンによって活性化されたB細胞、それらの膜または抗CD4 0は、マウスP600またはヒトIL−13に対する暴露後に、変更された1g 生産パターンを示すようである。ヒトIL−13を、誘導物質、例えば、活性B 21T細胞、活性B21T細胞からの膜または抗CD40抗体、と−緒にB細胞 に対して同時投与した場合の各種Ig分子サブタイプの生産量は増加し、特にI gEが増加した。Ig生産の変化は、1gG4および/またはIgEクラススイ ッチングを含む加速された分化を示唆するものである。両方の可能性は、マウス P600またはヒトIL−13によって引き起こされた分化作用と一致する。
IL−13によるIgEおよびIgG4合成の同様の誘導は、以下に記載のCD 40−LによってB細胞を刺激した場合に観察された。
4、CD40に媒介されたB細胞増殖および分化に対する作用BIBIIa増殖 に対する抗CD40抗体またはCD40リガンドの作用は、IL−4かまたはI L−13の存在下で増加した。両方のサイトカインは、それらの有意の配列ダイ バージェンスにもかかわらず、同様の作用を有した。B細胞増殖は、[gM、1 gG4、全1gGおよびIgGEレベルの誘導を伴った。IgAは刺激されなか った。2種類のサイトカインは、抗IL−4抗体がI L−4作用を阻止したが IL−13作用を阻止しなかったため、異なる構造的機序によって作用すると考 えられた。IgEに対する作用は、1−13がIgE生産の一因であり且つIg Eに媒介されたアレルギー反応を抑制する場合の重要な因子であることを示唆し ている。
5.1gEスイッチング IL−13は、活性CD4”T細胞またはそれらの膜の存在下で培養された未分 画末梢血単核細胞(PBMNC)および高度に精製されたB細胞による1gG4 およびtgE合成を引き起こした。IL−13に誘導された1gG4およびIg E合成は、抗I L−4単クロ一ン性抗体(mAb)を中和することによって影 響されなかったので、それはIL−4非依存性であった。高度に精製されたs1 gD’B細胞は、更に、IL−13によって1gG4およびIgEを生産するよ うにに誘導されることができ、これらのイソタイプの生産は、預託されたB細胞 の選択的成長ではなく、1gG4および[gEスイッチングに反映されたことが 示された。
IL、−4およびIL−13は、最適濃度で一緒に加えられても付加的または相 乗的な作用がなく、共通のングナリング経路が関与しているかもしれないという ことが示唆された。この見解は、IL−13がIL−4と同様に、B細胞上での CD23発現を誘導し且つCD72、表面1gM (s IgM)およびクラス II〜IHC抗原発現を促進したという知見によって支持される。更に、IL− 4と同様に、IL−13は、高度に精製されたB細胞において生殖系列ε転写を 引き起こした。総合的に、これらのデータは、IL−13が、I L−4に加え て、ナイーブヒトB細抱を効率よく支配して[gG4およびIgE生産に切り替 えさせるもう一つのTl1lllfi誘導サイトカインであるということを示し た。
マウスP600は、更に、付着性ヒト末梢血単核細胞の形態学的変化を引き起こ した。処理された細胞は、かなり異なる形態および小細胞のクラスターを示した 。属の細胞は寄せ集められ、クローン増殖を実証し、これらの観察は細胞増殖の 誘導と一致した。
2、細胞表面マーカーの変更 マウスP600は、末梢血由来付着性細胞の細胞表面マーカーを有意に変化させ た。これらの付着性細胞は、大部分がマクロファージ前駆体などの単球であった が、更に分化した細胞種、樹状細胞および若干のB細胞も含まれた。
これらの付着性細胞上の細胞表面マーカーの多くは、アップレギュレートまたは ダウンレギュレートされ、または発現レベルの分散が変化していた。下記のマー カー、すなわち、CD11bSCD11c、クラスIIMHC(単クローン性抗 体Q5/13またはPdV5.2の結合によって測定される) 、CD23およ びCD18は、細胞毎の基準で増加する傾向があった。対照的に、下記、すなわ ち、CD32、CD16、IL−2RαおよびCD14の細胞毎の発現は減少し た。細胞毎の発現の均一性は、CD32およびCD14について変化した。CD 1lα、CD54およびCD58については変化がなかった。一つの場合におい てCD44およびクラスI MHCについては変化がなかったが、他の実験では 発現レベルの増加が示された。
これらの発現レベルの変化は、10日目でも検出可能であり、若干の場合におい て、一層側的なシフトが示されたが、他のものはより小さいシフトを示した。
細胞のサブセットに応じて、10日目までにいくつかの特徴が失われることがあ る。
マウスP600およびヒトIL−13の配列ダイバージェンスにもかかわらず、 2種類の分子は、付着性ヒト細胞において同様の変化を引き起こすと考えられた 。
分子の一方について見出された活性は、もう一方によっても見出されると考えら れる。更に、分子は交雑種活性を示すと考えられ、例えば、マウスP600はヒ ト細胞上で活性であり且つヒトIL−13はマウス細胞上で活性であった。 3 ゜酸化窒素合成 IL−13(P2O3)を、GMC3Fに誘導された骨髄マクロファージによる 酸化窒素(No)の生産に対する、そのLPSに刺激された阻害作用によって検 定した。IFN−γはNo生産を引き起こしたが、IL−4またはIL−13は No生産を阻害した。
4、IL−1−α、IL−6、IL−10およびTNF−α生産に対する作用I  L−4およびIL−13は、LPSに活性化されたヒト単球によるIL−1α 、IL−6、IL−10およびTNF−αの生産を阻害した。LPSに活性化さ れたヒト単球によるサイトカイン生産に対するIL−4およびIL−13の阻害 作用は、IL−4およびIL−13が、中和性抗II、−10mAb 19F1 の存在下においてIL−1α、IL−6およびTNF−αの生産を阻害したこと から、IL−10とは無関係であった。
5、抗体依存性細胞障害 IL−13は、単球の表現型を有意に変化させた。IL−4と同様、それは、C D11bSCD11cSCD18、CD29、CD49e (VLA−5) 、 クラスI I MHC,CD13およびCD23の発現を促進したが、それは、 CD64、CD32、CD16およびCD14の発現を用量依存方式で低下させ た。
11−13は、クラスIIMHC抗原のアップレギュレーションを引き起こし、 CD64、CD32およびCD16発現に対するそのダウンレギュレーション作 用はIf、−10によって妨げられた。
IFN−γも、IL−13に誘導されるCD64のダウンレギュレーションを部 分的に妨げることがあったが、CD32およびCD16については妨げなかった 。しかしながら、IL−13は、抗1gD被覆Rh”赤血球に対するヒト単球の 自発的およびft、−1,0またはIFN−γに誘導された抗体依存性細胞障害 (ADCC)活性を強く阻害し、単球の細胞障害活性が阻害されたことを示した 。
これらの結果は、IL−13が抗炎症性および免疫調節活性を有することを示し hlL−4,Y124Dアンタゴニストが、h l L−4およびIL−13両 方のTF−1細胞に対する生物学的作用を競合的に阻害したという知見は、IL −4RおよびIL−13R間の関係を実証した。TF−1細胞に対する1125 −hlL−4結合について競合するm1L−1,3の能力は、IL−4Rおよび IL−13Rの共通性(commonalty)を確証した。この同類関係は、 更に、hlL−4およびIL−13によって引き出されることが知られている同 様の生物学的応答から、そしておそらくはヒトおよびマウス双方のIL−4およ びIL−13遺伝子の密接な連鎖から予想することができる。例えば、モーガン (Morgan)ら、Nucleic、Ac1ds Res、20:5173  (1992)および本明細書中の他の実験を参照されたい。上記知見を簡単に説 明すると、IL−4およびIL−13は同一の受容体によって作用するというこ とであろう。
D、生物学的関連性 マウスP600タンパク質は、多量のインビボ活性B細胞の増殖を持続するかま たは促進することができる。このことから、因子は、活性B細胞増殖を促進する のに有用な刺激性かまたは補助刺激性因子であると考えられる。したがって、1 1、、−13は、活性B細胞増殖が望まれる状況において有用な因子であると予 想される。
これらとしては、遺伝的、発生上または後天性免疫系欠損症、例えば、先天性ア グロプリネミアス(aglobul inemias)、未熟児または化学療法 患者がある。インビトロ実験を、IL−13が有する作用を決定するために実施 した。特に、種々の免疫学的検定のための用量応答関係を、本発明の組成物を用 リー、ニューヨークを参照されたい。
増殖応答に関して、マウスP600は単球細胞の形態を変化させる。単球細胞は 、主としてマクロファージ前駆体から成り、同様の結果は、末梢血以外の器官ま たは組織において見出される単球同等物、例えば、アヴエオラ(aveolar )、腹腔内または牌臓/リンパマクロファージ前駆体に当てはまるはずである。
IL−13またはアンタゴニスト、例えば、抗体またはIL−4アンタゴニスト は、限局性または全身性免疫応答の調節が望まれ且つ適切である症状について示 されるであろう。クラスIIMHCに対する作用は、これらの文脈に特に関連し ている。
成長因子/補因子活性の他に、ヒトIL−13は、免疫系の様々な細胞の分化に も影響を及ぼす。例えば、活性B細胞において、それは1g生産性細胞の分化を 加速または促進する。それは、B細胞に、より遅いまたはより速い分化に特有の 1g分子を生産させる。このことから、ヒトIL−13およびマウスP600は B細胞のための分化因子であると考えられる。
したがって、1g生産は、IL−13単独によってまたは他の因子との組合せで 調節できるはずである。アゴニストおよびアンタゴニストは、適当な量のおよび スケジュールで与えられた場合、異常なり細胞状態を処理若しくは制御する場合 に、または適当な場合にはB細胞分化を加速若しくは減速させるのに有用である 。 更に、末梢血単球は、ヒトIL−13およびマウスP600両方の存在に対 して感受性である。主としてマクロファージ前駆体および更に分化した細胞種か ら成るこれらの細胞は、増殖応答および分化応答の両方を示す。
一つの状況において、IL−4は抗腫瘍状態において、例えば、腫瘍に対抗する 内因性応答を刺激するのに適当であり、IL−13は有用な治療薬でもあるべき である。増殖障害についての別の状況において、免疫機能が典型的に傷つけられ ている放射線療法または化学療法後に、IL−13は残っている免疫機能の回復 および分化を促進することによって機能を修復するのに有用であると考えられ様 の問題は、移植の状況において、更には新生児の場合などの他の遺伝的または実 際に、これらの状況下で免疫機能の修復を促進する場合のIL−13の役割は、 観察される細胞マーカーの変化によって支持される。細胞マーカーの差異に関し て、一般的な傾向は、クラスII N1HCマーカーが影響を受けることである 。更に、CD23が影響を受ける。クラスIIMHCマーカーに対する影響は、 感染に対する全身応答性が、IL−13若しくはマウスP600またはそのアゴ ニスト若しくはアンタゴニストによって調節されうろことを示している。
CD32およびCD16において観察された減少は、感染に対して低減された応 答と相互関係があると考えられるIgG Fcについての低下した受容体を示し た。そのような場合、IL−13アンタゴニストまたはマウスP600アンタゴ ニストは、免疫グロブリンに媒介された応答を刺激するのに有用であると考えら れる。このアンタゴニスト活性は、増加したFcγ受容体発現並びに感染性粒子 のオプソニン作用およびクリアランスの機能的増加をもたらすことができた。
IL−13に対するアンタゴニスト、例えば、抗体またはIL−4アンタゴニス トは、B細胞成長および増殖の調節のために、おそらくは過剰の体液性免疫に反 映させるために示されると考えられる。様々な自己免疫状態または高免疫グロブ リン血症は、規定のスケジュールにわたって投与された適当量のアンタゴニスト による治療に対して応答するはずである。IL−4アンタゴニストは、IL−1 3作用に好ましいアンタゴニストである。
IL−13は、細胞−細胞接触などの細胞付着に関係があるCDIIマーカー発 現の変化を媒介する。したがって、CD11の増加は、細胞相互作用およびそれ に由来する機能的成果を容易にするはずである。スブリンガー(Springe r) ら、Leukocyte AdhesionMolecules、198 8.スプリンガー・フェアラーク(Spr jnger−Ver lag) 、 二、−E−りを更に参照されたい。
IL−4と同様に、IL−13は、1gG4およびIgEスイッチング並びに1 gG4およびIgE合成を引き起こす。IgE抗体はアレルギー反応の主要な媒 介物質である。IgEイソタイプのアレルゲン特異的抗体は、マスト細胞および 好塩基性細胞上のIgEに対する高親和性Fc受容体(FcεR1)に対して結 合する特異的能力を有する。これらの受容体結合IgE抗体に対する適切なアレ ルゲンの結合は、受容体の架橋並びにマスト細胞および好塩基性細胞の活性化を 引き起こす。この結果、これらの細胞の脱顆粒力拐1き起こされ且つアレルゲン 反応の媒介物質、例えば、鼻気道、肺、腸および皮膚などの各種標的器官におい て即時型過敏症反応を引き起こすヒスタミン、プロスタグランジンおよびプロテ アーゼが放出される。
更に、IL−13はIL−4と同様、B細胞および単球上のIgEに対する低親 和性受容体(FcεR11すなわちCD23)を発現させ、そして可溶性の形の CD23を引き続き放出させる。可溶性CD23は、IgEの生産を増加させ9 92)を参照されたいコ。したがって、IgE合成および可溶性CD23生産の ダウンレギュレーションは、IgHに媒介されたアレルギー疾患を軽減するかま たは阻止する。抗体などのIL−4および/またはIL−13アンタゴニスト、 またはIL−4/!L−13受容体結合について競合するY124Dのような! L−4突然変異体タンパク質若しくは同様の突然変異体IL−13タンバグ質は 、IgE生産を阻止するのに有用であろう。
IIl、核酸 本発明は、これ若しくは近縁のタンパク質をコードする単離された核酸またはそ のフラグメント、或いはこれらのフラグメントを用いて、生物学的活性に対応し たポリペプチドをコードすることを考える。更に、本発明は、特有のIL−13 活性を有する生物学的に活性なタンパク質またはポリペプチドをコードする単離 されたまたは組換え体のDNAに関する。典型的に、核酸は、適当な条件下にお いて、表1に示された核酸配列セグメントとハイブリッド形成することができる 。
上記の生物学的に活性なタンパク質またはポリペプチドは、完全な長さのタンパ ク質またはフラグメントであることができ、典型的に、表1に示されたものと極 めて相同のアミノ酸配列のセグメントを有する。更に、本発明は、開示されたI L−13タンパク質に対して相同であるフラグメントを有するタンパク質をコー ドする、単離された若しくは組換え体核酸またはそのフラグメントの使用に関す る。単離された核酸は、5′〜3′フランク中にそれぞれの!11wJ配列、例 えば、プロモーター、エンハンサ−、ポリA付加シグナルおよび天然遺伝子由来 の他のものを有することができる。
「単離された」核酸は、RNA、DNA、または実質的に純粋である、例えば、 最初の種に由来するリポソーム、ポリメラーゼおよびフランキングゲノム配列な どの天然の配列を当然ながら伴う池の成分から分離された混合ポリマーなどの核 酸である。上記用語は、天然に存在する環境から取出された核酸配列を包含し、 さらに、それによって天然に存在する組成とは区別しうる組換え体またはクロー ン化DNA単難物および化学的に合成された類似体または異種の系によって生物 学的に合成された類似体を含む。実質的に純粋な分子は、完全にかまたは実質的 に純粋な分子の単離された形を含む。
単離された核酸は、概して、分子の均一組成物であるが、若干の実施態様におい て、好ましくは僅かな不均一性を含む。この不均一性は、典型的に、ポリマー末 端でまたは望ましい生物学的機能若しくは活性に対して臨界的でない部分で見出 される。
「組換え体」核酸は、その製造法によってかまたはその構造によって定義される 。その製造法に関して、例えば、生成物がある方法によって製造されたその方法 は、ヌクレオチド配列中に人間の介入を必要とする組換え核酸技術の使用である 。典型的に、この介入はインビトロ操作を必要とするが、ある種の状況下におい てそれは、より古典的な動物の繁殖技術を含むことができる。
或いは、それは、本来は互いに隣接していない2種類のフラグメントの融合を含 む配列を生じることによって製造された核酸でありうるが、それらの自然の状態 で見出されるような天然に存在する突然変異体などの自然の生産物を排除するこ とを意味する。したがつて、例えば、任意の天然に存在しないベクターによって 細胞を形質転換することにより製造された生成物は、任意の合成オリゴヌクレオ チド法を用いて誘導された配列を含む核酸と同様に包含される。このような方法 は、しばしば、同一のまたは同類のアミノ酸をコードしている重複コドンによっ てコドンを置換するように行なわれるが、典型的には、制限酵素配列認識部位を 導入するかまたは除去する。
更に別の方法において、その方法は、望ましい機能の核酸セグメントを互いに結 合して、融合タンパク質をコードするような一般的に入手可能な自然の形で見出 されない望ましい機能組合せを含む単一遺伝物質を生じるように行なわれた。
制限酵素認識部位は、しばしば、このような人工的操作の標的であるが、その他 の部位特異的標的、例えば、プロモーター、DNA複製部位、調節配列、制御配 列または他の有用な特徴を設計によって組み込むことができる。
同様の概念は、組換え体、例えば、融合ポリペプチドにも向けられる。具体的に 挙げられるのは、遺伝コード重複によってインターロイキンのフラグメントと同 様のポリペプチドをコードする合成核酸、および種々の異なるインターロイキン または関連分子、例えば、成長因子からの配列の融合である。
核酸の文脈中の「フラグメント」は、少なくとも約17ヌクレオチド、一般的に は少な(とも20ヌクレオチド、より一般的には少なくとも23ヌクレオチド、 普通は少なくとも26ヌクレオチド、更に普通は少な(とも29ヌクレオチド、 しばしば少なくとも32ヌクレオチド、更にしばしは少なくとも35ヌクレオチ ド、典型的に少なくとも38ヌクレオチド、更に典型的に少なくとも41ヌクレ オチド、通常少なくとも44ヌクレオチド、更に通常少なくとも47ヌクレオチ ド、好ましくは少なくとも50ヌクレオチド、更に好ましくは少なくとも53ヌ クレオチドの隣接したセグメントであり、そして特に好ましい実施態様において は、少なくとも56ヌクレオチドまたはそれ以上である。典型的に、異なる遺伝 子配列の7ラグメントは、適当な長さの伸張部分にわたって互いに比較すること ができる。
IL−13をコードする核酸は、例えば、別の個体からの、IL−13または近 縁のタンパク質をコードする遺伝子、mRNAおよびcDNA種、並びに対立遺 伝子または他の遺伝子変異体をコードするDNAを識別するのに特に有用である 。このようなスクリーニングに好ましいプローブは、別個の対立遺伝子変異体間 に保存されるインターロイキンの部分であり、好ましくは、完全な長さまたはそ れに近いものである。池の場合において、対立遺伝子特異的配列が更に有用であ る。
本発明は、更に、本明細書中に示された単離されたDNAと同一のまたは極めて 相同の核酸配列を有する組換え体核酸分子およびフラグメントに関する。特に、 配列は、しばしば、転写、翻訳およびDNA複製を制御するDNAセグメントに 対して機能的に結合される。これらの付加的セグメントは、典型的に、望ましい 核酸セグメントの発現を助ける。
相同核酸セグメントは、互いにまたは表1の配列と比較された場合、有意の類似 性を示す。核酸の相同性についての基準は、配列比較による当該技術分野におい て一般的に用いられる相同性の尺度であるかまたはハイブリダイゼーション条件 に基く。比較ハイブリダイゼーション条件は、以下に更に詳細に記載される。
核酸配列比較の文脈中の「実質的相同性」は、セグメントかまたはそれらの相補 鎖が、比較された場合、適当なヌクレオチド挿入または欠失によって最適に配列 された場合に、ヌクレオチドの少なくとも約60%、概して少なくとも66%、 普通少な(とも71%、しばしば少なくとも76%、更にしばしば少なくとも8 0%、通常少な(とも84%、更に通常少なくとも88%、典型的に少なくとも 91%、更に典型的に少なくとも約93%、好ましくは少なくとも約95%、更 に好ましくは少な(とも約96〜98%またはそれ以上において同一であり、そ して具体的な実施態様においてヌクレオチドの約99%またはそれ以上の高率で 同一であることを意味する。
或いは、実質的相同性は、セグメントが選択的ハイブリダイゼーション条件下に おいである鎖またはその相補鎖に対して、典型的には表1に由来する配列を用い てハイブリッド形成する場合に存在する。典型的に、選択的ハイブリダイゼーシ ョンは、少なくとも約14ヌクレオチドの伸張部分にわたって少な(とも約55 %の相同性、更に典型的には少なくとも約65%、好ましくは少な(とも約75 %、そして更に好ましくは少なくとも約90%の相同性がある場合に生じる。
カネヒサ(Kanehisa)、Nucleic Ac1ds Res、12: 203 (1984)を参照されたい。
記載されたような相同性比較の長さは、更に長い伸張部分にわたることがあり、 若干の実施態様において、少な(とも約17ヌクレオチド、概して少な(とも約 20ヌクレオチド、普通少なくとも約24ヌクレオチド、通常少な(とも約28 ヌクレオチド、典型的に少なくとも約32ヌクレオチド、更に典型的に少なくと も約40ヌクレオチド、好ましくは少なくとも約50ヌクレオチド、そして更に 好ましくは少なくとも約75〜100ヌクレオチドまたはそれ以上の伸長部分に わたる。
ハイブリダイゼーション文脈中の相同性に関する緊縮(stringent)条 件は、ハイブリダイゼーション反応において典型的に制御される塩、温度、有機 溶媒および池のパラメーターの条件を組合せた緊縮である。緊縮温度条件は、通 常、約30℃を越える、更に通常約37℃を越える、典型的に約45°Cを越え る、更に典型的に約55℃を越える、好ましくは約65℃を越える、そして更に 好ましくは約70℃を越える温度を含む。緊縮塩条件は、普通、約1000mM 未満、通常約500mM未満、更に通常約400mM未満、典型的に約300[ 11M未満、好ましくは約200mM未満、そして更に好ましくは約150rn M未満である。
しかしながら、パラメーターの組合せは、任意の単一パラメーターの目安よりも はるかに重要である。例えば、ウェトマ−(Wetmur)ら、J、Mo1.B iol −31:349 (1968)を参照されたい。
単離されたDNAは、ヌクレオチド置換、ヌクレオチド欠失、ヌクレオチド挿入 およびヌクレオチド伸張部分の逆位によって容易に修飾することができる。これ らの修飾は、このタンパク質をコードする新規のDNA配列、その誘導体または IL−13活性を有するタンパク質を生じる。これらの修飾された配列は、突然 変異体タンパク質(突然変異タンパク質)を生産するのにまたは変異体積の発現 を促進するのに用いることができる。促進された発現は、遺伝子増幅、増加され た転写、増加された翻訳および他の機序を伴うことがある。このような突然変異 体IL−13誘導体としては、タンパク質の予め決定されたまたは部位特異的突 然変異遺伝子またはそのフラグメントがある。
本明細書中で用いられる[突然変異体IL−13Jは、欠失、置換または挿入に よってであろうとなかろうと、天然に見出されるようなヒトIL−13のものと は異なるアミノ酸配列を有する以外、他の点では前記に示されたようなヒト■工 、−13の相同性定義の範囲内にあるポリペプチドを包含する。特に、「部位特 異的突然変異体IL−13Jは、表1のタンパク質との実質的相同性を育するタ ンパク質を包含し、典型的に、本明細書中で開示された形の生物学的活性の大部 分を共有する。
部位特異的突然変異部位は予め決定されているが、突然変異体は部位特異的であ る必要はない。ヒ1−IL−13突然変異誘発は、発現と共役した遺伝子中のア ミノ酸挿入または欠失を生じさせることによって達成することができる。買換、 欠失、挿入または任意の組合せは、最終構築物に到達するように生じさせること ができる。挿入は、アミノ−またはカルボキシ末端融合を含む。ランダム突然変 異誘発は、標的コドンで行なうことができ、次に、発現されたヒトIL−13突 然変異体を望ましい活性についてスクリーニングすることができる。既知の配列 を有するDNAの予め決定された部位で!換突然変異させる方法は、例えば、M 13プライマー突然変異誘発により、当該技術分野において周知である。サムプ ルツクら(1989)およびオースベルら(1987および定期補遺)を更に参 照されたい。
DNAの突然変異は、通常、コーディング配列を読み枠からはずして配置すべき ではなく、好ましくは、ハイブリッド形成してループまたはヘアピンなどの二次 mRNA構造を生じうる相補的部分を生じることはない。
ビューケーン(Beaucage)ら、Tetra、Letts、22+185 9 (1981)によって記載されたホスホルアミダイト法は、適当な合成りN Aフラグメントを生じる。二本鎖フラグメントは、しばしば、相補鎖を合成し且 つ適当な条件下で鎖を一緒にアニーリングすることによってかまたはDNAポリ メラーゼを適当なプライマー配列と一緒に用いて相補鎖を加えることによって得 られる。
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術は、しばしば、突然変異誘発において用い ることができる。或いは、突然変異誘発プライマーは、規定の突然変異を予め決 定された部位で生じさせるために一般的に用いられる方法である。
IV、 タンパク質、ペプチド 前記のように、本発明は、配列が表1に開示され且つ前記のヒトIL−13を包 含する。対立遺伝子および他の変異体も包含される。
ポリペプチド文脈中の「実質的に純粋な」は、典型的に、タンパク質が他の混入 タンパク質、核酸、および最初の起源生物に由来する他の生物物質を含まないこ とを!味する。純度は、標準法によって検定することができ、普通は、少なくと も約40%純粋、更に普通は少なくとも約50%純粋、一般的には少なくとも約 60%純粋、より一般的には少なくとも約70%純粋、しばしば少なくとも約7 5%純粋、更にしばしば少なくとも約80%純粋、典型的に少なくとも約85% 純粋、更に典型的に少なくとも約90%純粋、好ましくは少なくとも約95%純 粋、更に好ましくは少な(とも約98%純粋、そして最も好ましい実施態様にお いて少なくとも約99%純粋である。分析は、例えば、ゲル染色、分光測光また は末端標識法によって評価される重量またはモル百分率でありうる。
本発明は、更に、このヒトタンパク質からのセグメントを用いる異種融合タンパ ク質などの組換え体タンパク質を提供する。異種融合タンパク質は、当然ながら 、通常は同様の方式で融合されないタンパク質またはセグメントである。したが って、成長因子とインターロイキンとの融合生成物は、単一翻訳生成物として典 型的に製造される、典型的なペプチド結合で融合された配列を有し且つそれぞれ の起源ペプチドに由来する性質を示す連続タンパク質分子である。同様の概念は 、異種核酸配列に当てはまる。
更に、新規の構築物は、成長因子または他のサイトカインなどの他の関連タンパ ク質からの同様の機能性または構造性ドメインを組合せることから製造すること ができる。例えば、受容体結合または他のセグメントは、種々の新規の融合ポリ ペプチドまたはフラグメント間で「交換」することができる。例えば、カニン1 5985 (1988)を参照されたい。
したがって、新規の特異性組合せを示す新規のキメラポリペプチドは、受容体結 合特異性の機能的結合の結果として生じる。例えば、他の関連リガンド分子から の受容体結合ドメインを、このまたは関連タンパク質の他のドメインに対して加 えるかまたは置換することができる。得られたタンパク質は、しばしばハイブリ 、ド機能および性質を有する。例λば、融合タンパク質は、特定の器官に対する 融合タンパク質、例えば、牌臓細胞によって特異的に結合され且つ牌臓中の蓄積 を助けるリガンド部分を封鎖(sequestering)させるのに役立ちう る標的ドメインを含むことができる。
候補融合パートナ−および配列は、様々な配列データベースから、例えば、ジエ ンバンク(G e n B a n k) 、インテリンエネテイクス(C10 IntelliGenetics)、マウンテン・ビ、:L −(Moun t  a i n\’1es) 、CA:およびBCG、 ウイスコフンン大学生物 工学計算グループ(University of ”iV!SCSC0n5in Biotechnolo Computing Group)、マデイソン、W lから選択することができる。
ヒトIL−13の「誘導体」としては、アミノ酸配列突然変異体、グコシル化変 異体、代謝誘導体および他の化学残基との共有または凝集結合体がある。共有誘 導体は、例えば、当該技術分野において周知の手段により、IL−13アミノ酸 側鎖中にまたはN−若しくはC末端に見出される基に対する官能基の結合によっ て製造することができる。これらの誘導体としては、制限されることな(、カル ボキシル末端の、またはカルボキシル側鎖を含む残基の脂肪族エステルまたはア ミド、ヒドロキシル基含有残基のO−アシル誘導体およびアミノ末端アミノ酸ま たはアミノ基含有残基、例えば、リシンまたはアルギニンのN−アシル誘導体を 挙げることができる。アシル基は、03〜C18直鎖アルキルを含むアルキル残 基の基から選択され、それによってアルカノイルアロイル種が生成される。
特に、グリコジル化酵素が挙げられ、例えば、ポリペプチドの合成およびプロセ ッシング中にまたは更に別のプロセッングエ稈においてポリペプチドのグリコリ ル化パターンを修飾することによって製造される。これを達成するための特に好 ましい手段は、このようなプロセッシングを普通に与える細胞に由来するグリコ ジル化酵素、例えば、哺乳動物グリコジル化酵素に対してポリペプチドを暴露す ることによる。脱グリコジル化酵素も考えられる。更に含まれるのは、ホスホリ ル化アミノ酸残基、例えば、ホスホチロシン、ホスホセリンまたはホスホトレオ ニンを含む他の小さな修飾を有する同様の一次アミノ酸配列の変形である。
主要な誘導体の群は、インターロイキンまたはそのフラグメントと他のタンパク 質またはポリペプチドとの共有結合体である。これらの誘導体は、N−若しくは C末端融合などの組換え培養中において、または反応性側基によるタンパク質の 架橋における有用性が当該技術分野において知られている薬剤の使用によって合 成することができる。架橋剤による好ましい誘導部位は、遊離アミノ基、炭水化 物残基およびンステイン残基のところである。
インターロイキンと他の相同または異種タンパク質との間の融合ポリペプチドを 更に提供する。相同ポリペプチドは、異なる成長因子間の融合であることができ 、例えば、複数の異なる受容体に対するリガンド特異性を示すハイブリッドタン パク質、またはその受容体に対して広げられたまたは弱められた結合特異性を有 しうるリガンドをもたらす。同様に、誘導タンパク質の組合せの性質または活性 を示すであろう異種融合を構築することができる。
典型的な例は、ルシフェラーゼなどの受容体ポリペプチドと、リガンド結合セグ メントなどの受容体のセグメントまたはドメインとの融合であり、その結果、望 ましいリガンドの存在または位置を容易に決定することができる。例えば、ダル (Dul+)ら、米国特許第4,859,609号明細書を参照されたい。他の 遺伝子融合パートナ−としては、グルタチオン−8−トランスフェラーゼ(GS T)、細菌β−ガラクトンダーゼ、trpE、プロティンA1β−ラクタマーゼ 、α−アミラーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼおよび酵母α−接合因子がある 。例えば、ゴドウスキー(Godowski)ら、5cience 241:8 12 (1988)を参照されたい。
ビューケーンら、Tetra、Letts、22+1859 (1981)によ って記載されたホスホルアミダイト法は、適当な合成りNAフラグメントを生じ る。二本鎖フラグメントは、しばしば、相補鎖を合成し且つ適当な条件下で鎖を 一緒にアニーリングすることによって、またはDNAポリメラーゼを適当なプラ イマー配列と一緒に用いて相補鎖を加えることによって得られる。
このようなポリペプチドは、更に、リン酸化、スルホン化、ビオチニル化、また は池の残基、特に、リン酸塩基と同様の分子形状を有する残基の付加若しくは除 去によって化学的に修飾されたアミノ酸残基を有することができる。若干の実施 態様において、修飾は有用な標識試薬であり、または親和性リガンドなどの精製 標的として役立つ。
融合タンパク質は、典型的に、組換え核酸法によってかまたは合成ポリペプチド 法によって製造することができる。概して、核酸操作および発現のための技術− ルビ・スプリング・ハーバ−・ラボラトリー:およびオースベルら(監修)、り に記載されている。ポリペプチドの合成技術は、例えば、メリーフィールド(M errif 1eld)、J、Am、Chem、Soc、85:2149 (1 いる。
本発明は、更に、アミノ酸配列の変化またはグリコジル化以外の、ヒトIL−1 3の誘導体の使用を包含する。このような誘導体は、化学残基との共有または凝 集結合を伴うことがある。これらの誘導体は、概して、三つの種類、すなわち、 (1)塩、(2)側鎖および末端残基共有修飾および(3)細胞膜などとの吸着 複合体に分けられる。このような共有または凝集誘導体は、免疫原として、免疫 検定における試薬として、または受容体若しくは抗体などの他の結合分子のアフ ィニティー精製などのための精製法において有用である。
例えば、ヒトIL−13リガンドは、当該技術分野において周知の方法により、 臭化ノアンで活性化されたセファロース(Sepharose)などの固体支持 体に対して共有結合によって固定することができ、またはIL−13受容体、抗 体若しくは他の同様の分子の検定若しくは精製において用いるために、グルタル アルデヒド架橋を用いるか若しくは用いることな(、ポリオレフィン表面上に吸 着させることができる。更に、IL−13は、希土類キレートに共有結合させた 検出可能な基、例えば、クロラミンT法によって放射性ヨウ素化された基によっ て標識することができ、または診断用検定において用いるために別の蛍光残基に 対して結合させることもできる。
本発明のヒトIL−13は、インターロイキンまたはその任意のフラグメントに 特異的な抗血清または抗体の生産用免疫原として用いることができる。精製イン ターロイキンは、タンパク質を含む不純な標品の様々な形を用いる免疫感作によ って製造された単クローン性抗体または抗原結合フラグメントをスクリーニング するのに用いることができる。特に、「抗体」は、天然の抗体の抗原結合フラグ メントも包含する。精製インターロイキンは、更に、高レベルの発現の存在に応 答して生じた任意の抗体または内在性サイトカインに対して抗体生産をもたらす 免疫学的障害を検出するための試薬として用いることができる。
更に、IL−13フラグメントは、以下に記載の本発明の抗体を製造するための 免疫原として役立つことができる。例えば、本発明は、表1に示されたアミノ酸 配列、そのフラグメントまたは相同ペプチドに対して結合親和性を有するかまた はそれらに対して生じた抗体を包含する。特に、本発明は、天然のサイトカイン のタンパク質外表面において暴露されると予想されるかまたは実際に暴露される 特異的フラグメントに対して結合親和性を有するかまたはそれらに対して生じた 抗体を包含する。
これらのインターロイキンに対する生理学的応答の阻止は、競合阻害による等の 、受容体に対するリガンドの結合の阻害によって生じることができる。したがっ て、本発明のインビトロ検定は、しばしば、抗体若しくはこれらの抗体のリガン ド結合セグメント、または固相支持体に結合したフラグメントを用いる。これら の検定は、更に、結合部分突然変異および修飾かまたはりガント類似体などのり ガント突然変異および修飾の効果について診断上の確認を可能にする。
本発明は、更に、インターロイキンに対する中和抗体またはフラグメントが、受 容体または抗体に対する結合について試験化合物と競合するような競合的薬剤ス クリーニング検定の使用を包含する。この方式において、中和抗体またはフラグ メントは、受容体に対する1か所またはそれ以上の部位を共有する任意のポリペ プチドの存在を検出するのに用いることができるし、さもなくばインターロイキ ンを結合するかもしれない受容体上の結合部位を占領するのにも用いることがタ ンパク質またはそのフラグメントをコードするDNAは、化学合成、CDNAラ イブラリーのスクリーニングまたは広範囲の細胞系または組織試料から製造され たゲノムライブラリーのスクリーニングによって得ることができる。天然の配列 は、標準法を用いて単離することができ、その配列は、本明細書中において例え ば表1に与えられている。
このDNAは、広範囲の宿主細胞において発現させて完全な長さのヒトインター ロイキンまたはフラグメントを合成し、これらは引き続き、例えば、多クローン 性または単クローン性抗体を生じさせるために:結合研究のために;修飾された アゴニスト/アンタゴニスト分子の構築および発現のために:および構造/機能 研究のために用いることができる。それぞれの変異体またはそのフラグメントは 、適当な発現ベクターを用いて形質転換またはトランスフェクシヨンされた宿主 細胞において発現させることができる。これらの分子は、組換え体宿主に由来す るもの以外、タンパク質または細胞性不純物を実質的に含まないことができるの で、薬学的に許容しうる担体および/または希釈剤と組み合わされた場合の薬剤 組成物において特に有用である。ヒトタンパク質またはその一部分は、他のタン パク質との融合として発現させることができる。
発現ベクターは、典型的に、適当な宿主細胞において認識される適当な遺伝制御 因子に対して通常機能的に結合した望ましい受容体遺伝子またはそのフラグメン トを含む自己復製DNAまたはRNA構築物である。これらの制御制子は、適当 な宿主中で発現させることができる。発現させるのに必要な制御制子の具体的な 種類は、用いられる最終的宿主細胞に依る。
概して、遺伝制御制子としては、原核性プロモーターシステムまたは真核性プロ モーター発現制御システムを挙げることができ、典型的に、転写プロモーター、 転写の開始を制御する任意のオペレーター、mRNA発現レベルを上昇させる転 写エンハンサ−1適当なリポソーム結合部位をコードする配列、並びに転写およ び翻訳を終結する配列がある。更に、発現ベクターは、通常、宿主細胞とは無関 係にベクターを複製させる複製起点を含む。
本発明のベクターとしては、記載されたようなタンパク質をコードするDNA。
または生物学的に活性な同等のポリペプチドをコードするそのフラグメントを含 むものがある。DNAは、ウィルスプロモーターの制御下にあることができるし 、選択マーカーをコードすることができる。本発明は、更に、原核性または真核 性宿主においてこの種のタンパク質をコードする真核性cDNAを発現すること ができるこのような発現ベクターの使用を包含し、ここにおいて、該ベクターは 宿主に適合しうるし、しかも受容体をコードする該真核性cDNAは、ベクター を含む宿主の増殖によって当のc D N Aが発現されるようにベクター中に 挿入される。
通常、発現ベクターは、それらの宿主細胞における安定な複製のためにまたは細 胞当りの望ましい遺伝子の全コピー数を太き(増加させる増幅のために設計され る。発現ベクターが宿生細胞中で複製することを要求する必要は必ずしもなく、 例えば、宿主細胞によって認識される複製起点を含まないベクターを用いてイン ターロイキンタンパク質またはそのフラグメントを様々な宿主において一時的に 発現さぜることは可能である。更に、ヒトタンパク質またはそのフラグメントを 組換えによって宿主DNA中に組込ませるベクターを用いることも可能である。
本明細書中で用いられるベクターは、プラスミド、ウィルス、バタテリオファー )、組込み可能なりNAフラグメント、および宿主ゲノム中へのDNAフラグノ ントの組込みを可能にする他のビヒクルを含む。発現ベクターは、機能的に結合 した遺伝子を発現させる遺伝制御因子を含む特殊化されたベクターである。プラ スミドは、最も一般的に用いられる形のベクターであるが、同等の機能を果たし 且つ当該技術分野において知られているまたは知られることになる他の形のベク ターはいずれも本明細書中の使用に適当である。例えば、ボーウェルズ(Els evier)、N、Y、;およびロドリクツ(Rodriquez)らバタース ワース(But tersworth) 、ボストンを参照されたい。
形質転換された細胞は、組換えDNA技術を用いて構築された受容体ベクターに よって形質転換されたまたはトランスフェクションされた、好ましくは哺乳動物 の細胞である。形質転換された宿主細胞は、通常、望ましいタンパク質またはそ のフラグメントを発現するが、そのDNAのクローニング、増幅および操作のた めに、問題のタンパク質を発現する必要はない。本発明は、更に、形質転換され t:細胞を栄養培地中で培養し、それによってインターロイキンを培地中に蓄積 させることを包含する。タンパク質は、培養物からかまたは培地から回収するこ とができる。
本発明の目的のために、核酸配列は、それらが互いに機能的に関連している場合 に機能的に結合される。例えば、前記列または分泌リーダーのためのDNAは、 それが、細胞膜に対するポリペプチドの方向付けにおいてまたはポリペプチドの 分泌においてプレタンパク質として発現されるかまたは関与する場合、ポリペプ チドに対して機能的に結合される。プロモーターは、それがポリペプチドの転写 を制御する場合にコーディング配列に対して機能的に結合され;リポソーム結合 部位は、それが翻訳を可能にするように配置される場合に、コーディング配列に 対して機能的に結合される。通常、機能的に結合されるとは、隣接しかつ読み枠 中であることを意味するが、しかしながら、リプレッサー遺伝子などのある種の 遺伝因子は隣接して結合されないが、なおオペレーター配列に結合し、引き続き 発現を制御する。
適当な宿主細胞としては、原核生物、下等真核生物および高等真核生物がある。
原核生物としては、グラム陰性およびグラム陽性両方の生物、例えば、大腸菌お よび枯草菌(B、5ubtilis)がある。下等真核生物としては、酵母、例 えば、S、セレビシェ−(cerevis 1ae)およびピキア属(Pich ia)並びにタマホコリカビ(Dictyostelium)属の種がある。高 等真核生物としては、昆虫細胞および鳥類などの非哺乳動物起源と、ヒト、霊長 類および諺歯類動物などの哺乳動物起源両方の動物細胞由来の樹立された組織培 養細胞系がある。
原核性宿主−ベクター系としては、多数の異なる種について広範囲のベクターが ある。本明細書中で用いられる大腸菌およびそのベクターは、他の原核生物中で 用いられる同等のベクターを属特有に含むように用いられる。DNAを増幅する ための典型的なベクターは、pBR322または多数のその誘導体である。受容 体またはそのフラグメントを発現するのに用いることができるベクターとしては 、制限されないが、lacプロモーター(pUC−系列);trpプロモーター  (pBR322−t rp); Ippプロモーター(plN−系列);λ− pP若しくはpRプロモーター(pOTs);またはptac (pDR540 )などのハイブリッドプロモーターを含むようなベクターがある。ブロシウスU ses、(oドリグン(Rod r i gue z)およびデンハート(De nhardt)監修)、1988年、バタースワース、ボストン、第10章、2 05〜236頁の「λ−1trp−1lac−およびIpp−誘導プロモーター を用いる発現ベクター(Expression VectorsEmployi ng Lambda−、trp−,1ac−、and Ipp−derived  Promoters)Jを参照されたい。
下等真核生物、例えば、酵母およびタマホコリカビは、IL−13E3’l含有 ベクターによって形質転換することができる。本発明の目的のために最も一般的 な下等真核生物宿主は、パン酵母サツカロミセス・セレビシェ−(Saceha romyces cerevisiae)である。それは下等真核生物を属特有 に示すのに用いられるが、多数の他の菌株および種も利用可能である。酵母ベク ターは、典型的に、複製起点(組込み種以外に)、選択遺伝子、プロモーター、 受容体をコードするDNAまたはそのフラグメント並びに翻訳終結、ポリアデニ ル化および転写終結のための配列から成る。
酵母に適当な発現ベクターとしては、3−ホスホグリセレートキナーゼのような 構成的プロモーターおよび様々な他の解糖酵素遺伝子プロモーターまたはアルコ ールデヒドロゲナーゼ2プロモーター若しくはメタロチオニンプロモーターのよ うな誘導プロモーターがある。適当なベクターとしては、下記の種類、すなわち 、自己複製低コピー数(例えば、YRp−系列)、自己複製高コピー数(例えば 、YEp−系列)7組込み種(例えば、YIp−系列)またはミニクロモソーム (例えば、YCp−系列)の誘導体がある。
高等4核生物組織培養細胞は、通常、機能的に活性なインターロイキンタンパク 質の発現に好ま[、い宿主細胞である。原則として、任意の高等真核生物組織培 養細胞系は、非を椎動物起源由来であろうとを椎動物起源由来であろうと、操作 可能な、例んば、昆虫バキュロウィルス発現系である。しかしながら、哺乳動物 細胞か好ましい。このような細胞の形質転換またはトランスフェクションおよび 増殖は、日常的な操作となってきている。有用な細胞系の例と1.では、ヒーラ 細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系、乳児ラット腎臓(BRK )細胞系、昆虫細胞系、鳥細胞系およびサル(CO3)細胞系がある。
このような細胞系の発現ベクターとしては、通常、複製の起点、プロモーター、 翻訳開始部位、RNAスプライス部位(ゲノムDNAを用いる場合)、ポリアデ ニル化部位および転写終結部位がある。更に、これらのベクターは、通常、選択 遺伝子または増幅遺伝子を含む。適当な発現ベクターは、例えば、アデノウィル ス、SV40、バルボウイルス、ワクシニアウィルスまたはサイトメガロウィル スからのような起源に由来するプラスミド、ウィルスまたはレトロウィルス運搬 プロモーターでありうる。適当な発現ベクターの典型的な例としては、pCDN AI ; pCD (オカヤ7 (Okayama)ら、Mo1.Ce11.B iol)、およびバキュロウィルスベクター、例えば、pAC373またはpA c610がある。
分泌されるタンパク質のための読め取り枠は、通常、シグナルペプチドに対して ist N末端に共有結合した成熟または分泌生成物から成るポリペプチドをコ ードする。シグナルペプチドは、成熟すなわち活性ポリペプチドの分泌前に開裂 される。開裂部位は、実験規則、例えば、フォノ・バイン(Heijne)、N ucleic Ac1ds Re5earch 14:4683(1986)か ら高精度で予測することができ、シグナルペプチドの正確なアミノ酸組成は、そ の機能に対して臨界的であるとは考えられない。例えば、ランダルしばしば、特 定のまたは規定のグリコジル化パターンを与える系においてこれらのポリペプチ ドを発現させることが望まれる。この場合の通常のパターンは、当然ながら発現 系によって与えられるものである。しかしながら、パターンは、非グリコジル化 型などのポリペプチドを、異種の発現系中に導入された適当なグリコジル化タン パク質に対して暴露することによって修飾しうる。例えば、インターロイキン遺 伝子は、哺乳動物または他のグリコジル化酵素をコードする1種類またはそれ以 上の遺伝子によって共形質転換しうる。この方法を用いて、若干の哺乳動物グリ コジル化パターンは、原核生物または他の細胞中において達成される。
ヒトIL−13の起源は、前記のような、真核性または原核性宿主発現性組換え hulL−13DNAでありうる。更に、これらの起源はマウススイス(Swi  s 5)3T3線維芽細胞などの細胞系でありうるが、他の哺乳動物細胞系も 本発明によって包含さね、好ましい細胞系はヒト種に由来する現在、全体の配列 が知られているヒトIL−13、フラグメントまたはその誘導体は、ペプチドを 合成するための慣用法によって製造することができる。これPhase Pep tide S nthesjs、1984. ピアス・ケミカル・カンパ=−( Pierce Chemical Co、)、oツクフォード、IL、ボダンッ キ−(Bodanszky)ら、The Practiceof Pe tid e S nthesis、1984.スプリンガー・フェアラーク、ニューヨー ク;およびボダンッキーら、工he Pr1nci 1esof Peptid e 5ynthesis、1984.スプリンガー・フェアラーク、ニューヨー クに記載されたような方法がある。例えば、アジド法、酸塩化物法、酸無水物法 、混合無水物法、活性エステル法(例えば、p−ニトロフェニルエステル、N− ヒドロキシスクシンイミドエステルまたはシアノメチルエステル)、カルホシイ ミダゾール法、酸化−還元法またはジシクロへキシルカルボジイミド(DCCD )/付加的方法を用いることができる。固相および液相合或は、両方とも前述の 方法に応用しうる。
IL−13タンパク質、フラグメントまたは誘導体は、ペプチド合成において典 型的に用いられる上記方法にしたがって、一般的には、末端アミノ酸に対して配 列中において一つ一つアミノ酸を縮合させることを含むいわゆる段階的方法によ ってかまたはペプチドフラグメントを末端アミノ酸に結合させることによって適 当に製造される。結合反応において用いられないアミノ基は、典型的に、間違っ た位置に結合させないように保護される必要がある。
固相合成を採用した場合、C末端アミノ酸を不溶性担体または支持体に対してそ のカルボキシル基によって結合させる。不溶性担体は、それが反応性カルボキシ ル基に対する結合能力を有する限りは特に制限されない。このような不溶性担体 の例としては、ハロメチル樹脂、例えば、クロロメチル樹脂またはブロモメチル 樹脂、ヒドロキシメチル樹脂、フェノール樹脂、t−アルキルオキシカルボニル ヒドラジデート樹脂等である。
アミノ基が保護されたアミノ酸を、その活性カルボキシル基と予め生成されたペ プチドまたは鎖の反応性アミノ基との縮合によって配列中に結合して、ペプチド を段階的に合成する。完全な配列を合成した後、ペプチドを不溶性担体から分製 造されたタンパク質およびそのフラグメントは、ペプチド分離手段によって、例 えば、抽出、沈殿、電気泳動、種々の方式のクロマトグラフィー等によって反応 混合物から単離し且つ精製することができる。本発明のインターロイキンは、そ の望ましい用途に応じた様々な精製度で得ることができる。精製は、本明細書中 に開示されたタンパク質精製技術の使用によってまたは本明細書中において免疫 吸着アフィニティークロマトグラフィーの方法に記載された抗体の使用によって 達成することができる。この免疫吸着アフィニティークロマトグラフィーは、最 初に抗体を固体支持体に結合させた後、結合した抗体を、適当な細胞の可溶化溶 解産物、インターロイキンを発現する他の細胞の溶解産物、または以下を参照さ れたいDNA技術の結果としてタンパク質を生産する細胞の溶解産物若しくは上 澄みと接触させることによって実施される。
概して、精製タンパク質は、少なくとも約40%純粋、普通は少なくとも約50 %純粋、通常少なくとも約60%純粋、典型的に少なくとも約70%純粋、更に 典型的に少なくとも約80%純粋、好ましくは少なくとも約90%純粋、そして 更に好ましくは少なくとも約95%純粋、そして具体的な実施態様において97 %〜99%またはそれ以上である。通常、純度は重量基準であるが、モル基準で もありうる。種々の検定を適当に適用する。
Vl、抗体 抗体は、種々のヒトIL−13タンパク質およびそれらのフラグメントの天然に 存在する形およびそれらの組換え体の形の両方に対して生じることができ、その 差異は、活性リガンドに対する抗体が、天然のコンホメーションで存在している にすぎないエピトープを認識するらしいということである。天然の受容体または 抗体のアゴニストまたはアンタゴニストとして有用であると考えられる抗イデタ ンパク質の予め決定されたフラグメントに対する、結合フラグメントおよび一本 鎖変型を含む抗体は、フラグメントと免疫原性タンパク質との複合体を用いる動 物の免疫感作によって生じることができる。単クローン性抗体は、望ましい抗体 を分泌する細胞から製造される。これらの抗体は、正常のまたは欠損のあるタン パク質に対する結合についてスクリーニングするかまたはアゴニスト若しくはア ンタゴニスト活性についてスクリーニングすることができる。これらの単クロー ン性抗体は、通常、少なくとも約1mMのKDと、更に通常少なくとも約300 μM1典型的に少なくとも約100μM1更に典型的に少なくとも約30μM1 好ましくは少なくとも約10μM1そして更に好ましくは少なくとも約3μMま たはそれ以上と結合する。
抗原結合フラグメントを含む本発明の抗体は、有意の診断的または治療的価値を 有することができる。それらは、インターロイキンに対して結合し且つ受容体に 対する結合を阻害するかまたは生物学的応答を引き出すヒトIL−43の能力を 阻害する有力なアンタゴニストでありうる。それらは、更に、非中和抗体として 有用でありうるし、しかも生産性細胞またはインターロイキンの起源に局在する 細胞を結合する毒素または放射性核種に対して結合しつる。更に、これらの抗体 は、薬剤または他の治療薬に対して、リンカ−によって直接的にかまたは間接的 に結合することができる。
本発明の抗体は、更に、診断用途において有用でありうる。捕捉または非中和抗 体として、それらはインターロイキンに対して受容体結合を阻害することなく結 合することができる。中和抗体として、それらは競合的結合検定において有用で ありうる。更に、それらはIL−13を検出するのにまたは定量するのに有用で ある。
タンパク質フラグメントは、他の物質、特に、免疫原として用いられる融合した または共有結合したポリペプチドのようなポリペプチドに対して結合することか できる。ヒトIL−13およびそのフラグメントは、種々の免疫原、例えば、ス カシガイのヘモシアニン、ウシ血清アルブミン、破傷風トキソイド等に対して融 合するかまたは共有結合することができる。多クローン性抗血清を製造する方法 の説明については、Microbiolo 、ホーバー・メディカル拳ディビジ ョン(Hoeber Medical Division)、/’−パー(Ha rpar)および口(Ro w) 、1969年:ランドスタイナ−(Land steiner)、5pecificity ofSerolo 1cal R eactions、1962年、ドーパ−・パブリケーシタンズ(Dover  Publications)、 二:x、−ヨーク;およ、1巻、アカデミツク ・プレス(Academic Press)、 ニューヨークを参照されたい。
典型的な方法は、抗原による動物の過免疫感作を行なう。次に、動物の血液を反 復免疫感作直後に集め、そしてγグロブリンを単離する。
若干の場合、単クローン性抗体を様々な哺乳動物宿主から、例えば、マウス、奮 歯類動物、霊長類、ヒト等から製造することが望ましい。このような単クローン 性抗体を製造するための技術の説明は、例えば、スティテス(Stites)ら (監修)、Ba5ic and C11nical Immunolo (第4 版)、ラング・メディカル・パブリケーシタンズ(L a n g eMedi cal Publications)、ロス・アルトス、CAおよびそこに引用 された参考文献:ハーロー()la r l ow)ら、Antibodies A 1aboratory Manual、1988年、C8Hプレス;ゴーデ ィング(Goding)、Monoclonal Antibodies:Pr 1nciples and Practice(第2版)、1986年、アカデ ミツク・プレス(Academic Press)、=ニーヨーク;そして特に 、単クローン性抗体を生じさせる一つの方法を論及しているコーラ−(Kohl er)およびミルスタイン(Milstein)、Nature 256・49 5 (1975)において見出される。
簡単にいうと、この方法は、動物に免疫原を注射することを含む。次に、その動 物を層殺し、細胞をその牌臓から取出した後、それを骨髄腫細胞と融合する。
結果は、インビトロで再現性のあるハイブリッド細胞すなわち「ハイブリドーマ 」である。つぎに、ハイブリドーマ集団をスクリーニングして、免疫原に対する 単−抗体種を分泌するそれぞれの個々のクローンを単離する。この方式において 、得られた個々の抗体種は、免疫原性物質上で!!!識された特定部位に応答し て生じた免疫動物からの不死化され且つクローン化された単−B細胞の生産物で ある他の適当な技術は、抗原性ポリペプチドに対する、或いはファージまたは同 様のベクター中の抗体のライブラリーの選択に対するリンホサイトのインビトロ 暴9)を参照されたい。本発明のポリペプチドおよび抗体は修飾を伴ってまたは 伴うことなく用いることができ、キメラまたはヒト化抗体がある。
しばしば、ポリペプチドおよび抗体は、検出可能なシグナルを与える物質を共有 かまたは非共有結合することによって標識される。広範囲の標識および結合技術 が知られており、科学文献および特許文献の両方で広範囲に報告されている。
適当な標識としては、放射性核種、酵素、基質、補因子、阻害剤、蛍光残基、化 学発光残基、磁気粒子等がある。このような標識の使用を教示する特許としては 、米国特許第3.817.837号明細書;同第3,850.752号明細書; 同第3.939,350号明細書:同第3,996.345号明細書:同第4゜ 277.437号明細書:同第4,275,149号明細書;および同第4,3 66.241号明細書がある。更に、組換え体またはキメラの免疫グロブリンを 製造することができる。カビリー(Cabilly)、米国特許第4,816゜ 567号明細書を参照されたい。
本発明の抗体は、更に、IL−13を単離する場合のアフィニティークロマトグ ラフィーに用いることができる。カラムは、そこにおいて抗体が固体支持体、例 えば、アガロース、セファデックスまたは類似のものなどの粒子に対して結合さ れていて、細胞溶解産物がカラムを通過することができ、カラムを洗浄した後に 穏やかな変性剤の濃度を増加させ、それによって精製されたタンパク質が放出さ れるように製造することができる。
抗体は、更に、特定の発現生成物について発現ライブラリーをスクリーニングす るのに用いることができる。通常、このような操作において用いられる抗体は、 抗体結合によって抗原の存在を容易に検出させる残基によって標識される。
それぞれのヒトIL−13に対して生じた抗体は、更に、抗イデイオタイプ抗体 を生じさせるのに用いられる。これらは、タンパク質の発現に関係した種々の免 疫学的症状またはタンパク質の受容体を発現する細胞を検出する場合または診断 する場合に有用である。それらは、更に、天然に存在するリガンドに対する競合 的阻害剤または代替物でありうるインターロイキンのアゴニストまたはアンタゴ ニストとして有用である。
Vll、IL−13組成物、核酸の使用天然に存在するおよび組換え体の両方の 形の本発明のヒトインターロイキン−13分子は、キットおよび検定法において 特に有用である。例えば、これらの方法は、これらのタンパク質に対する結合活 性についてのスクリーニングに用いられるであろう。近年、いくつかの自動検定 法が、年にいく万もの化合物がスクリーニングできるように開発されてきた。例 えば、バイオメク(B I OMEK)自動ワークステーション、ベックマン・ インスッルメンツ(BeckmanInstruments)、パロ・アルド、 カリフォルニアおよびフォト−(Fodor)ら、5cience 251ニア 67(1991)を参照されたい。後者は、固体支持体上で合成された多数の規 定ポリマーによる結合を試験するための手段を記載している。受容体またはアゴ ニスト/アンタゴニスト相同タンパク質についてスクリーニングするのに適当な 検定の開発は、本発明によって提供されるような、活性状態にある多量の精製さ れた可溶性インターロイキンの利用可能性によって大いに促進されることができ る。
更に、理論的薬剤設計は、受容体または抗体および他のエフェクターまたはリガ ンドの分子形状についての構造研究に基くことができる。エフェクターは、リガ ンド結合に応答して他の機能を媒介する他のタンパク質、または受容体と普通に 相互作用する他のタンパク質でありうる。特異的な他のタンパク質と相互作用す る部位を決定する一つの手段は、物理的構造決定、例えば、X線結晶学または2 次元NMR技術である。これらは、アミノ酸残基が分子接触部分を形成すること に関する指釘を提供する。タンパク質構造決定の詳細な説明については、例えば 、ブランデル(B 1unde I 1)ら、ProteinCrystall o raphy、(1976) アカデミツク・プレス、ニューヨークを参照さ れたい。
精製されたインターロイキン−13は、前述の受容体スクリーニング技術におい て用いるために、プレート上に直接コーティングすることができる。しかしなが ら、これらのタンパク質に対する非中和抗体を捕捉抗体として用いて、例えば、 診断用途において有用な固相上でそれぞれのインターロイキンを固定化させるこ とができる。
本発明は、更に、インターロイキン−13、そのフラグメント、ペプチドおよび それらの融合生成物についての、タンパク質またはその受容体を検出するための 様々な診断用キットおよび方法における使用を包含する。或いは、または更に、 それらの分子に対する抗体をキットおよび方法に包含することができる。典型的 に、キットは、規定のl L−1,3ペプチド若しくは遺伝子セグメントかまた は1種類若しくはそれ以上の他のものを認識する試薬を含む室を有する。典型的 に、認識試薬は、ペプチドの場合は受容体若しくは抗体であると考えられるし、 または遺伝子セグメントの場合はプローブであると考えられる。
11、−13などの試料の濃度を決定するための好ましいキットは、典型的に、 標識化合物、例えば、11、−13に対する既知の結合親和性を有する受容体ま たは抗体、正の対照としてのI L−13の沃然に存在するまたは組換え体)起 源、および遊離標識化合物からの境界を分離するための手段、例えば、試験試料 中にIL−13を固定化するための固相を含むであろう。通常、試薬を含む室お よび装置を提供する。
I L−1,3またはペプチドフラグメントに特異的な、抗原結合7ラグメン1 へを含む抗体、または受容体フラグメントは、高濃度のI[、−13および/ま たはそのフラグメントの存在を検出する診断用途において有用である。診断用検 定は、(遊離試薬と抗体−抗原複合体との分離工程を伴うことなく)均一であっ てよいしまたは(分離工程を伴う)不均一であってよい。種々の市販の検定、例 えば、ラジオイムノアッセイ(RIA) 、酵素結合イムノソルベント検定法( ELISA)、酵素免疫検定法(E I A) 、酵素多形免疫検定技法(EM IT)、基質−標識蛍光免疫検定(SLFIA)等がある。
例えば、非標識抗体は、標識されていて且っIL−13に対するまたはその特定 のフラグメントに対する抗体を認識する第二抗体を用いることによって用いるこ とができる。これらの検定は、更に、広範囲に文献において論及されている。
例えば、バーローら、Antibodies+A LaboratorManu al、1988.C3H;並びにコリガン(Coligan)(監修)、Cur rent Protocols In Immunolo 、1991年および 定期補遺、グリーン・ウィリー、ニューヨークを参照されたい。
抗イデイオタイプ抗体は、IL−13のアゴニストまたはアンタゴニストとして 役立つように同様に用いることができる。これらは、適当な状況下において治療 用試薬として有用であるべきである。
しばしば、診断検定用の試薬は、検定の感度を最適にするようにキットで与えら れる。本発明のためには、検定、プロトコルおよび標識の性質に応じて、標識さ れたか若しくは非標識の抗体または標識された受容体を提供する。これは、通常 、他の添加剤、例えば、緩衝剤、安定剤、シグナル生成に不可欠な物質、例えば 、酵素のための基質等と一緒にある。好まシ、<は、キットは、適切な使用およ び使用後の容器の廃棄のための装置を更に含む。典型的に、キットは、それぞれ の有用な試薬のための室を有する。望ま[、<は、試薬は乾燥した凍結乾燥粉末 として提供され、そこにおいて試薬は、検定を実施するのに適当な濃度の水性媒 層中に還元することができる。
診断検定の成分はいずれも、変更することなく用いることができるしまたは種々 の方法で変更することができる。例えば、標識付けは、検出可能なシグナルを直 接的または間接的に与える残基を共有または非共有結合することによって達成す ることができる。これらの検定のいずれにおいても。試験化合物IL−13また はそれに対する抗体は、直接的にかまたは間接的に標識することができる。直接 的標識の可能性としては、標識基、放射性標識、例んば、 ■、酵素(米国特許 第3,645,090号明細書)、例えば、ペルオキシダーゼおよびアルカリ性 ホスファターゼ並びに蛍光強度の変化を監視することができる蛍光標識(米国特 許第3.940.475号明細書)、波長シフトまたは蛍光偏光がある。
間接的標識の可能性としては、一つの成分をビオチニル化後、上記標識基の一つ に結合したアビジンに対する結合がある。
更に、遊離リガンドからの境界、或いは遊離試験化合物からの境界を分離する多 数の方法がある。IL−13は、種々のマトリックス上に固定化後、洗浄するこ とができる。適当なマトリックスとしては、プラスチック、例えば、ELISA プレート、フィルターおよびビーズがある。受容体をマトリックスに固定化する 方法としては、制限することなく、プラスチックに対する直接的接着、捕捉抗体 の使用、化学結合およびビオチン−アビジンがある。
この方法における最後の工程は、例えば、ポリエチレングリコールなどの有機溶 媒または硫酸アンモニウムなどの塩を用いるようないくつかの方法のいずれかに よる抗体/抗原複合体の沈殿を含む。他の適当な分離技術としては、制限するこ となく、ラドル(Rattle)ら、CI in、Chem、30 :1457  (1984)に記載された蛍光抗体磁化粒子法および米国特許第4. 659 . 678号明細書に記載の二重抗体磁気粒子分離がある。
各種標識に対してタンパク質またはフラグメントを結合する方法は、広範囲に文 献に報告されており、ここで詳細に論及する必要はない。多数の技法は、カルボ ジイミドの使用によってかまたは活性エステルによってペプチド結合を形成する ための活性カルボキシル基の使用、クロロアセチルなどの活性ハロゲンまたはマ レイミドなどの活性オレフィンとメルカプト基との反応による、結合のためのチ オエステルの生成または同様のものを含む。融合タンパク質は、更に、これらの 用途において用いられる。
本発明のもう一つの診断的態様は、IL−13の配列から得られたオリゴヌクレ オチドまたはポリヌクレオチド配列の使用を含む。これらの配列は、癌などの増 殖性細胞症状を有すると疑われる患者においてIL−13の濃度を検出するため のプローブとして用いることができる。RNAおよびDNA両方のヌクレオチド 配列の製造、配列の標識材は並びに配列の好ましい寸法は、文献中に多数の説明 および論及が与えられた。
一般に、オリゴヌクレオチドプローブは、少なくとも約14ヌクレオチド、通常 少なくとも約18ヌクレオチドを有するべきであり、ポリヌクレオチドプローブ は最大数キロベースまででありうる。各種標識は、最も一般的には放射性核種、 特に、32Pを用いることができる。しかしながら、他の技法も、例えば、ポリ ヌクレオチド中への導入にビオチン修飾ヌクレオチドを用いて用いることができ る。次に、ビオチンは、広範囲の標識、例えば、放射性核種、蛍光、酵素または 同様のものを用いて標識することができるアビジンまたは抗体に対する結合部位 として役立つ。
或いは、DNA二重らせん、RNA二重らせん、DNA−RNAハイブリッド二 重らせんまたはDNA−タンパク質二重らせんを含む特異的二重らせんを認識し つる抗体を用いることができる。次に、抗体を標識することができ、そして検定 を実施し、そこにおいて二重らせんは表面に結合し、その結果、表面上の二重ら せん形成によって、二重らせんに結合した抗体の存在を検出することができる。
新規の抗血清RNAに対するプローブの使用は、任意の慣用法、例えば、核酸ハ イブリダイゼーション、プラス−マイナススクリーニング、組換えプローブ法1 ハイブリッド放出翻訳法(HRT)およびハイブリッド阻害翻訳法(HART) において実施することができる。
他のマーカーの定性的または定量的存在について更に試験する診断用キットも包 含される。診断または予知は、マーカーとして用いられる多数の指標の組み合わ せに依ることができる。したがって、キットは、マーカーの組合せについて試験 することができる。例えば、ヴイアレット(Viallet)ら、Progre ss in Growth Factor Res、1:89(1989)を参 照されたい。
Vlll、治療的用途 本発明は、有意の治療的価値を有する試薬を提供する。(天然に存在するまたは 組換え体の)IL−13、そのフラグメントおよびそれらに対する抗体は、イン ターロイキンまたはその受容体若しくは抗体に対して結合親和性を有すると確認 された化合物と一緒に、インターロイキンの異常な発現を示す症状の治療におい て有用であるべきである。このような異常は、典型的に、免疫学的障害となって 現れる。更に、本発明は、インターロイキンに対する応答についての異常な発現 または異常な誘発に関係した任意の疾患または障害における治療的価値を与える はずである。
ることかできる。これらの試薬は、治療用途のために、例えば、慣用的な薬学的 に許容しうる担体または希釈剤中において、生理学的に無害の安定剤および賦形 剤と一緒に追加の活性成分を用いて混合することができる。これらの組合せを滅 菌濾過し、そして用量バイアル中の凍結乾燥または安定な水性製剤中の貯蔵によ るような剤形中に入れることができる。本発明は、更に、抗体または補体結合で はないその結合フラグメントの使用を包含する。
I L−13またはそのフラグメントを用いる受容体スクリーニングは、インタ ーロイキンに対する結合親和性を有する分子を同定するように行なうことができ る。引き続き生物検定を用いて、ある受容体が、本来の刺激活性を阻止しつる競 合的結合を与えることができるかどうかを決定することができる。受容体フラグ メントは、ブロッカ−またはアンタゴニストとして用いることができ、すなわち 、それが1−13の活性を阻止する。同様に、本来の刺激活性を有する化合物受 容体を活性化することができ、したがってアゴニストであり、すなわち、それが IL−13の活性を刺激する。本発明は、更に、アンタゴニストとしてのIL− 13に対する抗体の治療的使用を包含する。
有効な治療に不可欠な試薬の量は、投与手段、標的部位、患者の生理学的状態お よび投与される他の薬剤を含む多数の種々の因子に依る。したがって、処置用量 は、安全性および効力を最適にするように滴定されるべきである。典型的に、イ ンビトロで用いられる用量は、これらの試薬の現場投与に有用な量の有用な指針 を与えることができる。特定の障害の治療に有効な投薬についての動物実験は、 ヒト用量について更に予測的指標を与える。様々な考察は、例えば、ギルマン( Gilman)ら(監修)、The Pharmacolo teal−(Ma ck Publishing Co、)、イーストン、ペンシルバニアに記載さ れている。
投与法は、例えば、経口、静脈内、腹腔内または筋向投与、経皮核酸その他につ いて、本明細書中および以下で論及する。薬学的に許容しうる担体としては、水 、食塩水、緩衝液、およびMerck Index、 メルク・アンド・カンパ ニー(Merck & Co、)、ローウェー、ニューシャーシーに言す戟され たような他の化合物がある。
IL−13とその受容体との間のおそらく高い親和性結合ゆえに、低用量のこれ らの試薬は初期に有効であると予想される。したがって、用量範囲は、概して、 適当な担体と一緒に、1mM濃度未満、典型的に約10μM濃度未満、通常約1 100n未満、好ましくは約10pM(ピコモル)未満、そして最も好ましくは 約1fM(フェムトモル)未満の量であると予想される。徐放性製剤または徐放 性装置を、しばしば連続投与用に用いる。
I L−13またはそのフラグメント、抗体またはそのフラグメント、アンタゴ ニストおよびアゴニストは、治療される宿主に対して直接的に、または化合物の 寸法に応じて投与することができ、投与前にそれらを担体タンパク質、例えば、 オボアルブミンまたは血清アルブミンに結合させるのが望ましいことがある。治 療用製剤は、任意の慣用的な用量製剤中で投与することができる。
活性成分を単独で投与することは可能であるが、薬剤配合物として与えるのが好 ましい。配合物は、上記に定義の少なくとも1種類の活性成分を、1種類または それ以上のその許容しうる担体と一緒に含む。それぞれの担体は、他の成分と相 溶性であるという意味において薬学的にも生理学的にも許容しうる必要があり、 しかも患者に対して無害である必要がある。配合物としては、経口、直腸、鼻ま たは非経口(皮下、筋向、静脈内および皮肉を含む)投与に適当なものがある配 合物は、便宜上、単位剤形で与えられることができ、薬学技術分野において周知 の任意の方法によって製造することができる。本発明の治療法は、他の免疫療法 薬剤または免疫抑制剤と組合せてよいしまたは一緒に用いることができる。
実施例 広範囲にわたる本発明は、以下の実施例を論及することによって最もよく理解さ れるが、いかなる意味においても、これは本発明を制限するためのものではない 。特に断らない限り、固体混合物中の固体、液体中の液体および液体中の固体に ついて以下に与えられた百分率は、それぞれ重量/重量、容量/容量および重量 /容量基準である。特に断らない限り、本明細書中で用いられる専門用語および 科学用語はいずれも、本発明が属する技術分野の業者が一般的に理解しているの と同様の意味を有する。
IL−4およびIL−10に適用しうる、例えば、米国特許第5. 017.  691号明細書(IL−4)およびU、S、S、N、07/453,951号明 細@(IL−10)に記載のような多数の技術をIL−13に対して用いること がマウスP600 cDNAクローンのPst/Pvull制限消化に由来する 約400bpのDNAフラグメントを、ポリアクリルアミドゲル電気泳動並びに 引き続きの溶離およびエタノール沈殿によって単離した。このフラグメントは、 マウスP600 cDNAのコーディング領域の大部分を包含しており、これを [32P] dCTP存在下のランダムブライミングによって放射性標識した。
フィルターリフトを、以下の標準法にしたがって、それぞれ約5000コロニー のB21cDNAライブラリーを有する10個の寒天プレートから製造した。
このライブラリーは、抗CD3によってRNAの単離前に7時間刺激されたB2 1と称するクローン化ヒトT細胞から製造された。このライブラリーの構築は、 米国特許出願第07/453.951号明細書に記載されている。
フィルターを、20%ホルムアミド、6X 5SPE、0.1% SDS、5X  デンハート溶液および100μg/mlのtRNA中の標識されたマウスP6 00フラグメントと一緒に42℃で一晩生ハイブリッド形成させた。フィルター を、2X 5SPE、0.1% SDSによって室温でそれぞれ20分間3回、 LX 5SPE、0.1% SDSによって55℃で1時間2回洗浄した後、− 晩生フィルムに暴露した。8種類の正を確認し、更に精製するために選択した。
これらの内の7種類は再スクリーニングによって正であった。6種類のクローン は1.35kbのBamHIインサートを有し、一つは僅か0.6kbのインサ ートを有した。pB2]、、2Bfと称するーっのクローンの1.35kbイサ −1・をM]、3中にザブクローン化し且つ、多チオキシ法によって配列決定し た。配列比較により、この1.1.6kbのcDNAは、マウスP600のヒト 相同染色体をコードすることかを実証された。
B21から単離されたtrulL−13cDNAは、マウスP600 cDNA と比較すると完全な長さではなかった。完全な長さのcDNAを821ライブラ リーから単離することを繰り返し試みたが、成功しなかった。したがって、別の ライブラリーを、完全な長さのクローンに対するpB21.2Bfインサートを 用いてスクリーニングした。PCRプローブは、5′末端から50bpを開始し 且つ停止コドンで終結するヒトcDNAに由来した。
cDNAライブラリーをAIOT細胞系のクローンから製造した。上記と同様の ハイブリダイゼーンタン条件を用いた。フィルターをIX 5SPE、領05%  SDS中において室温で15分間1回洗浄した後、55℃で30分間〜1時間 20洗浄した。それらを−晩生フィルムに暴露した。いくつかの正コロニーを検 出し且つ再スクリーニングした。これらの正からのいくつかのcDNAインサー トの5′末端から得られた二本鎖配列は、それらが完全な長さであったことを示 した。pAlo、66と称するクローンからの1.3kbのcDNAインサート の一つを、M13中にサブクローン化し且つ配列決定した。その配列を表1に示 す。完全な長さのクローンの配列は、完全な長さのクローン中に存在する単一コ ドンにおいて配列の短いクローンとは異なった。表3を参照されたい。
T1.マウスP600およびヒトII、−1.3タンパク質の発現および精製ヒ トIL−13をコードする1、16kbのcDNAを含むpB21.2Bfクロ ーンは、最初の23個のN末端アミノ酸を欠失していた。発現ベクターpGEX −2T中へ連結するためのインサートを、PCRを用いることによって製造して 、5’ BamHIおよび3’ EcoRI末端に独特の制限部位を与えた。p GEX−27ベクターは、融合タンパク質を生じるように設計されて、そこで独 特のタンパク質セグメントが、容易に開裂しうるプロテアーゼ部位によって分離 される。ゲル精製DNAを発現ベクターpGEX−2T中に連結して、スミスに 、プラスミドが大腸菌中で発現された場合に、DNAインサートによってコード されたタンパク質が、中間に1〜ロンビン開裂部位を有するグルタチオン−8− トランスフェラーゼとの融合タンパク質を生じるようにした。得られたプラスミ ドを大腸菌中に形質転換させ、そして成功した形質転換細胞をIPTG存在下で 増殖させた。この構築物の発現生成物は、誘導条件下で増殖させた場合に封入体 中にll01積した。
マウスP600再生および精製 形質転換された大腸菌細胞を培地中においで37℃で増殖させ且つ0. 50D でIPTGによって誘導した。誘導細胞を、振とうフラスコによってかまたは発 酵によって最大ODに達するまで増殖させた。細胞を4℃において4000xg で30分間の遠心分離によって採取し且つ一10℃で冷凍した。
細胞をTE緩衝液(50mMl−リス−HCl、10mM EDTA pH8, 1mMペフロブロク(Pe f l ob 1oc) 、プロテアーゼ阻害剤含 有)中に室温で再懸濁させた。細胞を微量流動化装置に18.0OOpsiで通 過させ、採取し、そして・48Cにおいて10.OOOxgで30分間遠心分離 した。細胞ベレットをTE緩#r液中で洗浄し月つ遠心分離し、上澄みが透明に なるまで繰り返した。ペレノ(・を6Mグアニジノー1−(CI、10mki  DTT、5mMhリスーHel pH9および1mt’viペフロブ[1りを用 いて溶解させ且つ4℃で2時間混合した。
ケレバク質濃度は、ブラドフオードブロテ・イン(BradfordProte in)法によって測定され、典型的に、全タンノくり質濃度約245mg/’m lてあ−っだ。混合物を、50 mM +−リス−tlC+、]、550mM  NaCl。
2mM還元型グルタチオン、1.mM酸化型グルタチオン、0.5Mグアニンフ ンt1C+および10mM EDTA中にpH9,0で、その展開容量の100 倍まで何時間かにわたって希釈し2′J0溶液を、4’Cで2・1時間混合し、 分子のンスルフ。ド結合を再生させた。
+5ノ1mフメルターによる濾過によって除去した。上澄みを、ペリコンPc  l l i con)および50mM1−リスートTCL、、150mM :’ JaCL2.5mM CaC1,、p)17.5緩衝液に対する4℃でのダイア フィルターを用いて濃縮した。グルタチオン−8−トランスフェラーゼ融合パー トナ−は、融合タンパク質50μg当り10nHのヒトトロンビンを加えること によって開裂された。溶液を4℃で18〜48時間混合して、融合パーrナーを トロンビンによって開裂させた。5DS−PAGEゲルおよびTF−1バイオア ツセイを用いて、P600コンホメーションおよび活性を特徴付けた。
完全なトロンビン開裂が観察された後、硫酸アンモニウムを再生された材料に対 して25%飽和範囲で加えた。再生された材料を、6N NaOH″rpH8゜ 5に調整し、そして25%硫酸アンモニウム、50mMトリス−HCL、0.0 5 M N a CI緩衝液によってpH8,5で平衡させたプチルトーヨー・ バール(Toyo Pearl)カラムに充填した。カラムを、平衡緩衝液によ って人280がベースラインに接近するまで洗浄した。カラムを、50mM)リ ス pH8,5緩衝液によって5床容量に対して溶離した。λ280ブールを集 め、5000分子量カットオフアミコン(Am i c o n)撹拌セル中に おいて8200ゲル濾過カラムの床容量の3%未満の容量まで濃縮した。
S−200カラムを脱発熱化緩衝液50mM NaPi、150mM NaC1 および0.01%トウイージー20 pH6,Qで平衡させた。濃縮されたSブ ールをゲル濾過カラム上に充填し、そして両分を集め且つ5DS−PAGEゲル によってP600タンパク質含量について確認し7た。両分を5DS−PAGE に基いてプールし、濃縮し、0.22μmフィルターによって濾過し、そしてT F−1バイオアツセイによって生物学的活性について検査した。タンパク質濃度 を銀染色によって決定し、モレキュラー・ダイナミック(Molecularl ) y n a rn i c )ゲル走査器を用いて走査した。
内毒素は、ウィソタ力−(Wh i t t ake r)比色分析リムルス検 定を用いて測定され、典型的に、染色によって〉95%純度で得られた典型的な 標品がく10eu/mlであり、生物活性は約]、X10’単位/mlであった 。再生手順トの変更は効果的であり、例えば、タンパク質濃度は若干の範囲にわ たって変化し、典型的に、5倍の差がある。グルタチオン濃度は変更することが できるし、そして徐々に希釈する時間および一晩生インギュベーノタンする時間 を滴定することができる。記載された再生パラメーターはそれぞわ、適当なとこ ろで滴定されるべきである。
同様の手順を用いてIL−13を製造し且つ精製した。
大腸菌から製造されたマウスP600などの細胞生存度の刺激因子/補助刺激因 子としてのマウス2600機能は、多量のインビボ活性マウスB細胞の増殖を刺 激するかまたは補助刺激することができる。細胞に対して投与されるP2O3の 量を減少させると、3H−チミジン取込みによって決定される細胞増殖は低下し た。
CD40の細胞外ドメイン(「可溶性CD40Jと称する)をコードするcDN Aを構築するために、Xho1部位を含む下記のPCRプライマーを、アプライ ド・バイオシステムズ(Applied Biosystems)380ADN A合成機で合成した。
これらのプライマーを用いて、マウスCD40の開始コドンからの191アミノ 酸をコードするPCRフラグメントを製造した。PCRフラグメントをXh。
工で消化した後、Xholで開裂された哺乳動物/細菌の発現ベクター(pME 18S)中に連結した。挿入されたフラグメントを、ジデオキシ配列決定法によ って配列決定して、配列を確認した。
可溶性CD40 cDNAを運搬するプラスミドを、標準法によるエレクトロポ レーションによってCO3−7細胞中にトランスフェクションさせた。オースベ ル(Ausubel)ら(1987年および定期補遺)を参照されたい。簡単に いうと、血清不含ダルベツコ最小必須(DME)培地中、細胞107個/mlの CO3−7細胞懸濁液175m1を、20μgプラスミド50μlと一緒に室温 で10分間インキュベートし、そしてバイオ・ラド(Bio−Rad)遺伝子パ ルサー(960F、220V)を用いてエレクトロポレーションを施した。
エレクトロポレーションの10分後、CO3−7細胞を4個の10cm皿中にお いて3日間培養した。可溶性CD4.0の精製用に、エレクトロポレーション後 1臼目に、HBIOl、(ハナ・バイオロジクス(HANA Biologie s)、アラメーダ、OA)を補足したフェノールレッド不含RPMI 1640 に培地を変更した。
可溶性CD40を、標準法を用いる陰イオン交換カラム上のイオン交換クロマト グラフィーによって精製した。直線的NaC1勾配を用いてタンパク質をカラム から溶離し、そして標準法によって製造されたCD40ペプチドに対するウサギ 抗血清を用いるウェスタンブロッティングによって分析した。
8週令の雌のルイス(Lewis)ラットをバーラン・スプラグ−・ドーリ−( Harlan Sprague−Dawley) (インディアナポリス、IN )から入手した。これらのラットを、完全フロインドアジュバント中の可溶性C D40の10μgで腹腔内に免疫感作した後、不完全フロインドアジュバント中 の可溶性CD40の10μg110μg110μgおよび50μgの追加投与を それぞれ3週目、4.5週目、6週目および8.5週目に行なった。食塩水中の 最終追加抗原を12週目に注射した。試験血液の抗CD40抗体含量をELIS Aによって評価した。
刺激されていないマウス牌臓からの低密度B細胞を、ホジキン(Hodgkin ) ら、Ce11. Immunol、134:14 (1991)に記載され たように製造した。牌臓を、5%ウシ胎児血清(Fe2 、 J、 R,サイエ ンティフィック(Scientific)、ウッドランド、CA)、5xlO” M 2−メルカプトエタノール(ポリサイエンシズ・インコーホレーテッド(P olysciences、Inc、)、ウオーリントン、PA) 、2mMグル タミン0.R,サイエンティフィック)および25mM ヘペス(HEPES) 緩衝液(アービン・サイエンティフィック(IrvineScientific )、サンターアナ、CA) 、100U/mlペニシリンおよび100μg/m lストレプトマイシン(アービン)を含む完全RPMI (cRPMI)中に掻 き裂いた。赤血球を、0.83%塩化アンモニウム、pH7゜4を用いて溶解さ せた。
T細胞を、抗マウスThy 1.2mAb にニー・イングランド拳ヌークレア (New England Nuclear)、ボストン、MA)および抗L3 T4抗体(RL172.4ハイブリドーマ、H,R,?クドナルビ(MacDo nald)博士、ルードヴイヒ・インスティトウート(LudwigInsti tute)、エバリンゲス、スイスからの贈与)によって氷上で20分間の後、 補体(ウサギ低毒性補体の1:10希釈、シーダーレーン・ラボラトリ−(Ce darlane Laboratory)、オンタリオ、カナダ)によって37 ℃で30分間の2種類の連続した処理を用いて除去した。次に、低密度B細胞を 、密度勾配遠心分離によって、75%、65%および50%パーコール(ファー マシア・ファイン・ケミカルズ(Pharmacia FineChemi c a I S) 、ウプサラ、スウェーデン)から成る不連続勾配を4℃において 2500xgで25分間用いて単離した。
65%および75%パーコール間の界面から集められた細胞を、次の実験に用い た。多量のインビボ活性B細胞を65%および50%界面から集めた。B細胞を 平底96ウ工ル組織培養プレート(3072、ファルコン・ラブウェア(Fa  I con Labwa re))中において、指示される追加の刺激薬を加え たcRPMI中の種々の細胞濃度で培養した。増殖は、培養開始後48時間目に 加えられた3H−チミジン(アマーンヤム(Ame r s h am) )の 4時間のパルスによって評価された。
B、持続されたB細胞の生存・選択性試薬抗CD40 mAb89および抗CD 23 mAb25を、それぞれの抗原に対する標準法によって製造した。ヴアレ (Valllりら、Eur、JImmunol、19:1463 (1989) ;ボンフオイ(Bonnefoy)ら、J、Immunol、138:2970  (1987)を参照されたい。CDw32/FcγR11でトランスフェクシ ョンされたLtk細胞系(CDw32L細胞)は、ペルツ(Pe l t z) ら、J、Immunol、141:1891 (1988)によって記載された 。ビーズに結合された抗IgM抗体(抗M)は、バイオラド(リソチモラド、C A)から購入された。
細胞表現型は、ベクトン・デイキンラン(Becton Dickinson) (マウンテン・ビュー、CA)に由来するFITC結合mAbを用いて決定され た。中和抗LL−4単りローン性抗体は、グラスイ博士(Dr、Grassi) によって快く提供された。130kDa IL−4受容体の細胞外ドメインは、 ガo−ン(Garrone)ら、Eur、J、 Immunol、21:136 5(1991)によって記載の切断されたIL−4cDNAを含むプラスミドに よりトランスフェクションされたC09−7細胞に由来した。組換え体タンパク 質は、トランスフェクションされた細胞培養物上澄みから、IL−4−アフィゲ ル(Af f i −ge 1)10カラム上の精製によって精製された。抗1 30kDalL−4受容体抗体は、IL−4受容体の細胞外ドメインによるマウ スの免疫感作後に生じた。培養は、修飾イスコヴ(Iscove’ s)培地中 で実施された。
B細胞標品および細胞培養物 B細胞は、デフランス(Defrance)ら、J、Immunol、139+ 1135 (1987)によって記載されたように、扁桃腺から単離された。簡 単にいうと、ヒツジ赤血球によるロゼツト形成工程後、非ロゼツト形成細胞を、 抗CD2、抗CD3および抗CD14 mAbと一緒に更にインキュベートした 後、抗マウスIgGで被覆された磁気ビーズ(ダイナビーズ(Dynabead s)、ダイナル(Dyna l) 、オス口、ノルウェイ)によって負の選択を 行なった。単離された集団は、〉98%のCD19またはCD20 (B細胞) およびく1%のCD2(T細胞)またはCD14(単球)を発現した。
抗原受容体で活性化されたB細胞による検定細胞5xlO5個/mlで調整され たBリンパ球を、不溶化抗1gM(5μg/ m l )によって72時間刺激 した。1μCi (’H)TdRによる16時間ノくルスは、通常、3日目およ び6日目に行なわれた。[3H] −TdR取込みは、標準的なノンチレーノタ ン計数法によって測定された。
CD40系 増殖検定用に、2.5xlO’個の精製B細胞を、2.5X103 個の照射( 7000ラド)CDW32 L細胞および0.5μg/m+の抗CD40 mA b89の存在下において最終容量200μl中で培養した。1g生産用に、B細 胞を細胞2.5xlO5個/mlで試験した。上澄みを10El後に採取し、I ga度をELISAによって決定した。
雌用磁気細胞分離システム(MAC3,ベクトン・ディキンラン)を用いて分離 純度は、s I gD”″B細胞集団については〉99%であったが、く工%の slgD−B細胞並集団は、FAC3canを用いる蛍光分析によって評価した ところ、dlgDを発現した。
サイトカイン 精製された組換え体hlL−2(アムンエン(Amgen)、サウザラド・オー クス、CA、3xlO’U/mり、組換え体hlL−4(シェリング・ブルー・ リサーチ・インスティトウート(Schering−PloughResear ch In5titute)、ブルームフィールド、NJ、1x107U/ml ) 、組換え体hlL−10(ンエリング・ブルー・リサーチ・インスティトゥ ート、ブルームフィールド、NJ、1xlO’U/ml)をそれぞれIOU/m l、50U/mlおよび1100n/mlで用いた。IL−13は、pGEX− 2Tベクター(ファーマシア、ウプサラ、スウェーデン)を用いてグルタチオン −s−トランスフェラーゼとの融合タンパク質として発現された。
hlL−13残基24〜109をコードするDNAフラグメントは、ポリメラー ゼ連鎖反応(PCR)によって製造され、そしてベクターのBamHI/Eco R1部位中にクローン化された。更に、m1L−13残基19〜109をコード するDNAフラグメントを製造し且つクローン化した。ヒトおよびマウスIL− 13融合タンパク質は、大腸菌(Escherichia coli)中で不溶 性凝集体として発現され、遠心分離によって抽出され、可溶化され、そして再生 工程を施された。ヴアン・キメナーデ(van Kimmenade) ら、E ur、J、Biochem、173:109 (1988)を参照されたい。
再生されたIL−13を、融合パートナ−からトロンビンによって開裂させ、陽 イオン交換(S−セファロースFPLC,ファーマシア)およびゲル濾過(セフ ァクリル(Sephac ryI)s−200FPLC,77−vシフ) りo マドグラフィーによって精製した。ゲル濾過カラムは、タンパク質標準(バイオ ・ラド)によって検量された。タンパク質は、ニワトリの卵リゾチーム(シグマ 、セント・ルイス、MO)への規格化を伴って、5DS−PAGE、銀染色(I sS)および走査型デンソトメトリー(モレキュラー・ダイナミクス(Mole cular Dynamics)によって定量された。内毒素(リムルス(L  imu I u s)変形細胞溶解産物検定(ライツタカー・バイオプロダクツ ・インコーホレーテッド(Whittaker Bioproducts。
Inc、))によって決定された)は、典型的に<leu/mlであった。
高度に精製されたヒトBリンパ球の、抗1gM抗体を伴う抗原受容体にょつて活 性化されたDNA合成は、組換え体サイトカイン、例えば、IL−2、IL−4 および[、−10によって促進される。組換え体ネズミIL−13も、用量依存 様式で、不溶化抗1gM抗体の存在下で培養されたヒト扁桃腺8178球の3日 目のDNA合成を促進した。最大刺激は、10〜25 n g/m lの濃度の ネズミ (またはヒト)IL−13について得られた。
刺激作用は、IL−2かまたはIL−4のそれよりも低いが、IL−10の作用 と同等であった。IL−4と同様、IL−2とは異なるが、抗1gMで活性化さ れたB細胞に対するIL−13の補助刺激作用は、培養から3日後に観察され、 そして6日後には事実上検出不能になるまで減少した。
II、−13を、抗CD40で活性されたB細胞の増殖を促進するその能力につ いて、I L−4およびIL−10と比較して更に検定した。例えば、2.5x lO4個の精製された扁桃腺8923球を、CDw32発現性り細胞上で、領  5μg/mlの抗CD40抗体Mab89と一緒に、IL−13の濃度を増加さ せながらまたはさせることなく培養した。[3H]−TdR取込みを、6日目に 測定した。ネズミおよびヒトIL−13両方が、抗CD40に誘導されたDNA 合成を強く促進した。最大刺激は、3〜30ng/mlのIL−13で達せられ 、その後、(1000ng/mlでさえも)阻害作用を全く示すことなく平坦に なった。これらの培養条件下において、半最大刺激は、3回の独立した実験にお いて0.03〜0.3ng/m、lで観察された。
次に、IL−13の増殖刺激作用をI L−4およびIL−10の作用と比較し た。1−13活性は、培養初期の6日目に検定された場合、IL−4およびIL −10の活性と同等であった。1−13刺激活性は9日目に特に顕著であり、そ れはIL−10の活性をしのぎ、I L−4の活性をより著しくしのぐ。IL− 13は122日目も刺激作用を示し、またIL−4よりもIL−10よりも有効 であった。iL〜13存在下で増殖した培養物は極めて密な凝集塊を形成した。
凝集塊は解離させるのが極めて難しく、したがって、細胞培養中の生存しうるリ ンパ球の旧敵を極めて不正確にした。それにもかかわらず、細胞培養は5日目毎 に最大25日間まで分割され、その時点での生存しうるBリンパ球数は(内輪に 見積もって)約12倍に増加した。
IL−13が、最大限のB細胞増殖についてIL−4またはIL−10と協力し て作用しうるかどうかを研究した。最適濃度のI L−4と増加濃度のIL−1 3との組合せの結果、IL−4によって得られたのと同等のDNA合成が生じ、 これら2種類のサイトカインの間には相乗作用も相加作用さえもないことが示さ れた。対照的に、IL−13とIL−10の組合せは、それらの刺激作用につい ての相加作用を生じた。B細胞増殖に対するIL−13とIL−10の相加作用 は全試験時間で観察された。総合すると、これらの結果は、IL−13がヒトB リンパ球の成長因子であることを示した。
+1−1.3は、抗CD40で活性化されたB細胞にIgEを分泌させる抗CD 40で活性化されたB細胞の増殖に対するIL−13の強力な作用を考慮して、 培養物上澄みの免疫グロブリン含量を検定した。I L−4と同様であるがIL −10とは異なり、IL−13は、抗CD40で活性化されたB細胞の8日目の 培養物中においてIgM、IgGおよびIgA生産を刺激しなかった。しかしな から、IL−43は、B細胞に用量依存様式でIgEを分泌させることができた (表4)。IL−13は、IgEを誘導するその能力においてIL−4と同等で あった。IL−4とIL−13との組合せの結果、IL−4単独で得られたのと 比較した場合、同等かまたは僅かに増加されたIgEが生産された。IL−13 は、休止B細胞にも抗μ活性B細胞にもIgEを分泌させることができない。
表4:IL−13は、抗CD40で活性化されたB細胞にIgEを分泌させるサ イトカイン !gG (lag/ell 工9八(μg/m) XqM +μg /+al) IgE +!19/1al15xlO(Ib7)MIJBIIH胞 t−1抗CD40 mAb89t−含む2.5xlO3個の照射CDw32 L 細胞と一緒に、50U/mlのIL−4,1100n/mlのIL−10,30 ng/mlのhlL−13を用いることなくまたは用いて10日間培養した。I g濃度は、4重反復試験測定値の平均上SD値を示す。典型的な3回の実験。( <bg=150pg/m1未満のIgE)IL−4およびIL−13の作用を更 に比較するために、両方のサイトカインを含むCD40系において培養されたB 細胞を、培養から6日後に表現型を決定した。IL−13は、IL−4によって 得られるのと同等の強度で、培養B細胞上でCD23を発現することができる。
しかしながら、IL−4は、>90%の培養B細胞にCD23を発現させたが、 IL−13はわずが4o%のB細胞集団でCD23を誘導した。更に、IL−4 は、休止および抗M活性B細胞両方でCD23を容易に誘導することができたが 、IL−13はこれらの条件下においてほとんど有効ではなかった。
更に、トランスフェリン受容体発現について、cD4o系においてIL−4また はIL−13を用いるかまたは用いることな(6日間培養されたB細胞で分析し た。B細胞は全てトランスフェリン受容体(T f R)を発現したが、2集団 はTfR低およびTfR高で示した発現レベルにしたがって明らかに区別された 。
CD40系のみの場合、80%のB細胞はTfR低であり、5%はTfR高であ った。IL−13を用いて増殖された培養では、55%の細胞がTfR低であり 、40%はTfR高であった。IL−4を用いて行なわれた培養においては、1 0%の細胞がTfR低であり、85%がTfR高であった。
slgD”B細胞は天然のB細胞から成るが、slgD−B細胞は、経中心B細 胞および記憶B細胞の混合物から成るので、slgD“およびs[gD”B細胞 のIL−4、IL−10およびIL−13に対する反応性を、CD40系におい て試験した。培養から6日後の(3H)TdR取込みによって測定したところ、 s1gD’およびslgD−B細胞両方が、IL−4およびIL−40に応答し て強く増殖した。対照的に、IL−13は、slgD”細胞の抗CD40に誘導 されたDNA合成を優先的に増加させた。更に、IL−13およびIL−4は、 s1gD+およびsIgD−B細胞両方にIgEを分泌させることができた。
総合すると、これらの結果は、IL−13はs1gD+細胞に優先的に作用し、 したがって、IL−4によって刺激されるよりも限られた大きさのB細胞並集団 に対して作用することを示している。
[L−13の生物学的作用はIL−4とは無関係であるIL−13はIL−4の 多数の生物学的作用を示すので、それはIL−4分泌の誘導によってかまたはI L−4受容体に対する結合によって作用するのかもしれないと考えられた。この 問題に取り組むために、IL−13誘導B細胞増殖について、3種類の異なるI  L−4アンタゴニスト、すなわち、(1)中和抗IL−4単りローン性抗体;  (2)130kDa IL−4Rの可溶性細胞外ドメイン[ガローンら、Eu r、J、Immunol、21+1365 (1991)を参照されたい] ;  (3)阻止作用のある抗130kDa IL−4R単クロ一ン性抗体の存在下 において試験した。これら3種類のアンタゴニストは、IL−13によって誘導 された増殖に影響を与えることなく、抗CD40で活性化されたBリンパ球の増 殖に対するI L−4の作用を80〜90%まで阻止した。これらのIL−4ア ンタゴニストは、更に、IL−13に誘導されたCD23発現およびIgE生産 を阻止することはできなかったが、IT、−4によって誘導されたものを完全に 阻止した。
5x104個の高度に精製された(〉98%CD20+)負に選択された肺臓B 細胞を、ヒト若しくはマウスCD40−Lまたは対照としてのエンプティpJF E−14ベクターによってトランスフェクションされた1、6xlO4個の照射 (7,000ラド)Cos細胞と一緒に共培養した。IL−13またはIL−4 を400U/ml加えた。可溶性抗CD40 mAb89および対照のmAbA 4を50μg/ml用いた。培養の最後の16時間に[3H]−チミジンを加え た後、3日後に培養物を採取した。B細胞を、IL−4、マウスか若しくはヒト IL−13を含むCO8上澄み、または上澄みとIL−4若しくはIL−13の 組合せのいずれかによって刺激した。
ヒトB細胞増殖および分化に対するIL−13の生物学的作用を記載してきた。
IL−13は、DNA合成を誘導するように抗IgM抗体と一緒に補助刺激した が、その作用はIL−2またはIL−4の作用よりもあまり顕著ではなかった。
IL−13は、他のサイトカインと同様、B細胞の抗原受容体によって活性化さ れた増殖を太き(誘導することができなかった。しかしながら、IL−13は、 ヒトFc受容体CDw32を発現する線維芽細胞系およびCD40に対する単ク ローン性抗体から成るCD40系において培養されたB細胞に対する顕著な増殖 促進作用を示した。これらの条件下で、IL−13は少なくともIL−4と同程 度活性であったし、B細胞に対するその作用は長期永続し、したがって、生存し うるB細胞の増殖を可能にした。IL−13は、活性B細胞の表現型を変化させ て、B細胞がCD23を発現するようにした。
休止および抗IgMで活性化されたB細胞はIL−13に応答してCD23を発 現させることができるので、CD40で活性化されたB細胞でのIL−13に依 存したCD23の誘導は、抗CD40活性化によって媒介されない。しかしなが ら、CD23を発現する細胞の割合は、IL−4によるよりも、IL−13によ る方が低かった。同様に、IL−4は、CD40で活性化されたB細胞のほとん ど全部に高レベルのトランスフェリン受容体を発現させた。IL−13は、半数 の細胞だけにトランスフェリン受容体を高密度で発現させた。これは、IL−1 3が、IL−4によって影響されるよりも限られたB細胞並集団に対して作用し たことを示した。
したがって、天然B細胞と胚中心および記憶B細胞とを区別する表面IgD(s lgD)によって細胞を分離した場合、IL−13は、s I gD”B細胞に 対してIL−4よりも有効であることが分かった。IL−4は、slgD−B細 胞の増殖をIL−13よりも増加させることができた。IL−13およびIL− 4の異なる集団標的は、示差的なIL−13およびIL−4受容体発現によって 明らかにすることができ、その実証には、WA識されたIL−13のまたはIL −13受容体に特異的な抗体の生産が待たれる。s I gD”B細胞の低い方 の応答は、特に興味深く、更に分析することが約束される。IL−13は、IL −4と同様、CD40系において培養されたB細胞によるIgGおよびIgMの 合成をほとんど増加させなかった。しかしながら、意外にもIL−13は、抗C D40で活性化されたB細胞にIgEを生産させた。
IL−13に応答して生産されたrgE11度は、IL−4に応答して生産され た濃度と同等であった。IL−4並びにIL−13は、抗CD40で活性化され たB細胞によるIgE合成を誘導することができた。イソタイブスイ・ソチング の結果として、IL−13は、I L−4と同様、sIgD”にIgEを分泌さ せることができた。IL−4と同様、IL−13は、休止B細胞にIgEを分泌 させることができなかった。最初は、このIL−13に誘導されたIgE生産は 、IL−4がIgE合成の唯一の誘導物質であるように示した他の実験と対照的 である。しかしながら、最近の実験は、IgEの分泌を引き起こした検定システ ムを記載しており、I L−4は中和抗体によって完全に阻止された。IL−2 は、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)で活性イ ヒされたB細胞による分泌を誘導することが報告されたが、IL−4は有効では なかった。
これらの実験において、IL−13がこれらの作用の原因であった可能性がある 。
1−13は、B細胞に対するIL−4と同様の多数の機能を引き起こすが、本実 験は、これらの作用が、IL−4分泌の可能な誘導または130kDa IL− 4受容体の使用とは無関係であることを実証し、例えば、中和抗IL−4抗体、 阻止作用のある可溶性IL−4受容体および阻止作用のある抗IL−4受容体抗 体は、B細胞増殖およびIgE分泌に対するIL−13の作用に影響を与えるこ とができなかった。しかしながら、IL−13がIL−4と一緒に若干の共通の 変換器を共有しつるということを除外することはできない。
架橋実験は、130kDa分子とは無関係の60〜70および70〜80kDa 成分に対するIL−4の結合を示した。この文脈において、ヒトおよびネズミI L−13の両方がヒトB細胞に対して同様の能率で作用するが、ネズミIL−4 は種特異的であるということは特筆に値する。IgE生産におけるI L−13 およびIL−4のそれぞれの役割は、IL−4遺伝子がノックアウトされたマウ ス(例えば、I L−4ノツクアウトマウス)で循環性IgE濃度を決定する実 験をした場合に、更に詳しく決定することができる。
最後に、ヒトIL−13がT細胞のみによって生産されるのかどうかまたは他の 細胞種もそれを生産するのかどうかを確証することは重要である。更に、IL− 13は、白血病および自己免疫疾患で起こるような異常なり細胞増殖に関与する らしい。したがって、IL−13のアゴニストまたはアンタゴニストは、このよ うな症状の治療的処置において有用でありうる。
C1活性ヒトB細胞上のI 表面マーカーの修飾高度に精製されたB細胞は、死 体移植組織提供者から得られた正常ヒト肺臓から単離された。肺臓細胞は、滅菌 金属メツシュを介して肺臓を無菌的に押しつぶすことにより得られ、そして引き 続き用いるためにアリコート中で冷凍した。高度に精製されたB細胞(〉98% CD20+)は、肺臓細胞を下記のPE結合mAb、すなわち、抗CD3、抗C D4、抗CD8、抗CD14、抗CD16および抗CD56 (ベクトン・ディ キンラン)で染色した後、負のファクスター・プラス・ベクトン・ディキンラン (FAC3tar Plus BectonDickinson)選別によって 得られた。
ヒトIL−13は最終濃度30 n g/m 1で用いられた。組換え体IL− 4(400U/mlで用いられた)はシエリング・リサーチ(Schering Rsearch)(ブルームフィールド、NJ)によって提供された。
5000個の高度に精製され他B細胞を、支持細胞およびPHAによる刺激後5 日目に採取されたクローンB21または5pA3からの等数のT細胞と一緒に、 10%FC3,10μg/mlの超純粋トランスフェリン(ピアス)および40 0U/mlの組換え体IL−4を補足した最終容量0.2mlのイセル(’i’ 5sel’ s)培地中において共培養した。培養は、U底96ウエルプレート (リンプロ(Linbro))中において8重反復試験で行なわれ、5%CO2 中において37℃で14日間インキュベートされた。インキュベーション期間の 最後に、それぞれの8個のウェルから上澄みを採取し、イソタイプ決定用にプー ルした。若干の培養において、T細胞クローンを、T細胞クローンに由来する原 形質膜5μgでまたは50μg/mlの抗CD40mAb89で買き換えた。
上澄みの1g含量は、ガスカン(Gascan)ら、Eur、JImmunol 、22:1133 (1992)によって記載されたように、ELISAによっ て決定された。原形質膜は、そこにも記載されたように、CD4’T細胞クロー ンB21から製造された。それぞれの1gイソタイプの生産量は、B細胞がIL −4の存在下において膜によって刺激された場合に典型的に最高であったが、典 型的に、I L−13は同様の作用を有した。1gG4生産量は特に高かったが 、IL、−1,3は、T細胞クローンによる刺激後のIgE生産に対するI L −4作用を増加させると考えられた。
高度に精製されたs1gD’牌臓B細肺臓細胞5000個/ウェル)を、pJF E14ベクターでトランスフェクションされたまたはヒト(h)若しくはマウス (m)CD40−Lによってトランスフェクションされ且つそれを発現する選別 されたC08−7細胞(細胞250個/ウェル)と−緒に共培養した。IL−1 3(30%g/ml)およびIL−4(400U/ml)を加えた。ELISA の感度(IgEおよびIgMについて0.2ng/ml、1gG4および全■g GについてQ、4ng/ml)を、検量された1g標準によって決定した(ベー リング(Behring)、マールブルグ、ドイツ)。IgGおよびIgEa度 両方がIL−13によって増加した。
D、CD40リガンドの作用 ヒトCD40リガンド(hcD40−L)を、活性CD8+T細胞クローンから 構築されたcDNAライブラリーからクローン化し、そして2種類のcDNAが 2.1kbおよび1.2kbクローンを示すことを検出した。両方のcDNAク ローンが、261アミノ酸の同一の読み取り枠を有し、そしてそれらの3′非翻 訳末端の長さだけが異なり、おそらく、CD4 T細胞クローンにおいてノーザ ン分析によって検出された2、lkbおよび1.2kbの一時的に発現された+ mRNA種を示している。hcD40−L転写物は、更に、CD4 およびCD s + T細胞受容体(TCR)αβT細胞、TCRγδT細胞、天然キラー細 胞、単球、小腸および胎児胸腺細胞中で検出されたが、精製B細胞、胎児肝、胎 児骨髄、脳、腎臓または心臓中では検出されなかった。
hcD40−LによってトランスフェクションされたCO3−7細胞(COS− 7/hcD40−L)は、形質転換されたエプスタイン−バールウィルス(EB V)のホモ型(homotyp i c)凝集体および正常B細胞の誘導によっ て判定されるヒトB細胞活性化を誘導した。更に、C08−7/hCD40−L はB細胞増殖を誘導し、それはIL−4またはIL−13によって更に促進され た。IL−13は、IL−4と同様、マウスおよびhcD40−Lと相乗作用し て、高度に精製されたB細胞によるIgM、全1gG、IgG4およびIgE生 産を誘導したが、IgAは生産されなかった。
抗IL−4抗体は、IL−4およびCO3−7/hCD40−Lに誘導されたB 細胞による1g生産を誘導したが、IL−13およびC08−7/hCD40− Lに誘導されたB細胞分化に対する作用はなく、IL−13およびhcD40− Lが、IgEへのイソタイプスイッチングを含む1g生産を、IL−4とは無関 係に誘導したことを示した。hcD40−Lに誘導されたB細胞分化は、可溶性 CD40によって阻止され、CD40−Lについての特異的関与の要件を確証し た。集合的に、これらのデータは、ヒトCD4+Tヘルパー細胞によって発現さ れたCD40−LおよびIL−13が、B細胞増殖、分化およびIgEスイッチ ングを引き起こしたTおよびB細胞相互作用の重要な成分であるということを示 す。しかしながら、hcD40−Lの分布は、この分子のより広範な機能を示唆 する。
B細胞増殖および1g生産性細胞への分化の誘導は、T細胞の助けを必要とする 。B細胞におけるペプチドクラスIIMHC複合体に対するTCHの結合に関与 する抗原特異的T細胞およびB細胞相互作用は、T細胞活性化を引き起こす。活 性T細胞は、接触もサイトカインに媒介されたシグナルも与え、B細胞増殖およ び分化を誘導する。T細胞がいったん活性化されると、それらは抗原非依存性ク ラスIIMHC非制限様式で任意のB細胞と相互作用することができる。
活性Tヘルパー細胞によって生産されたリンホカインは、生産されたIgの量を 決定するのみならず、それらはイソタイプスイッチングを支配する。
IL−4は、ヒトB細胞に1gG4およびIgE生産への切り替えをさせるB細 胞成長因子であるが、TGF−βはIgAスイッチングを支配する。活性化後の マウスTh2クローンによって生産されたタンパク質であるP2O3のヒトCD NA相同染色体は、本明細書中に記載のように、最近になってクローン化され且 つ発現された。ヒトIL(3タンパク質は、ヒト単球およびB細胞増殖および分 化を誘導し、IL−13と称された。ヒトIL−13は、分子質量(M )が1 0,000の132アミノ酸の非グリコジル化タンパク質であり、T細胞によっ て生産される。IL−13は、IL−4以外の他のサイトカインと有意の相同性 がなく、約30%相同である。IL−13は、IL−4と同様、ヒl−B細胞に おけるIgGおよびIgEスイッチングを、IL−4とは無関係に特異的に誘導 することができる。
活性Tヘルパー細胞によって与えられた接触媒介シグナルは、抗CD40 mA bで置き換えることができる。接触Tヘルパーシグナルの一つは、活性CD4十 T細胞上で発現された33kDa分子であるCD40リガンド(CD40−L) によって与えられる。CD40−Lトランスフェリントは、IL−4存在下にお いでB細胞を増殖させ且つIgEを生産させた。ここに、活性CD8 T細胞ク ローンから構築されたcDNAライブラリーからのヒトCD40−Lクローンの 単離を記載する。ヒトCD40−Lの分布、活性B細胞に対するその能力、およ びB細胞を区別するためのIL−4と比較されるIL−13との共活性化分子と してのその役割について検定した。ヒトCD40−Lによってトランスフェクシ ョンされた細胞は、I L−13の存在下において、誘導B細胞凝集、増殖、お よびIgE合成を含む顕著な1g生産を示した。
試薬 ヒトrlL−4は、シエリング・ブルー・リサーチ(ブルームフィールド、NJ )によって提供さね、ヒトrlL−13は、W、ダンク(D a n g) ( DNAXリサーチ・インスティトウート、パロ・アルドCA)によって提供され た。CD401g融合タンパク質は、ヒトIgG1をコードするcDNAフラグ メントに対するCD40の細胞外ドメインをコードするcDNAセグメントの融 合によって得られた。mAb89は、J、バンチエル−(Banchereau )博士(シェリング・ブルー、ダージリー、フランス)によって快く提供された 。ストレプトアビジン−PEおよび全抗体は、特に断らない限り、ベクトン中デ ィキンラン(マウンテン・ビュー、CA)に由来した。
細胞精製および培養 8928球(〉98%CD20+)を、フィコール・ハイパクー(Fi co  11−Hypaque)(ファーマシア・ファイン・ケミカルズ(Pharma cia Fine Chemicals)、ビスカタウエイ、NJ)での密度勾 配遠心分離を用いて肺臓から精製した後、ファクスター・プラス+ (ベクトン・ディキンラン)を用いる負の細胞選別を行なった。表面1gD 正 細胞は、負に選別されたB細胞集団から直接的に選別された。CD4+T細胞ク ローンB21およびCD8+T細胞クローンAIOは、ロンカロロ(Ronca rolo) ら、J、Exp、Med、167:1523 (1988)によっ て記載された。共培養実験において、種々の多数の精製B細胞を、U底96ウエ ルトレー中の0.2ml中において種々の濃度のC08−7細胞と一緒に培養し た。
10日後、培地の50%を補充し、そして14日後に上澄みを採取し且つIgに ついてELI SAによって検定した。CO5−7細胞は、一時的にトランスフ ェクションされた。CD40−L染色用に、CO3−7またはB21細胞を、P BS、1%FC3中の1.4μg/mlのビオチニル化CD40−Igと一緒に 氷上で20分間インキュベートし、1%FC3含有PBS中で2回洗浄し、そし て115希釈のストレプトアビジン−PEによって染色し、そしてまた2回洗浄 した。CD40−Lを特異的に発現する細胞を、ファクスター・プラス(ベクト ン・ディキンラン)を用いて使用前に選別した。
ヒトおよびマウスCD40−L cDNAN、 ハラダ(Harada)博士お よびR,チャン(Chang)博士(DNAXリサーチ・インスティトウート) によってPCR製品として提供されたマウスCD40−L DNAを、哺乳動物 発現ベクターpJFE14中にサブクローン化した。ヒトCD40−Lを、マウ スCD40−L cDNAをプローブとして用いることによってクローン化して 、CD8+T細胞クローンAIOに由来するcDNAライブラリーのコロニープ ロットをスクリーニングした。ライブラリーを製造するために、108個のAI O細胞を10μg/mlのconAによって8時間活性化し、採取し、そしてR NAについて抽出した。mRNAを、ファーマシア(ウプサラ、スウェーデン) mRNA精製キットを用いて精製した。CDNAを合成し、そして本質的にはス ーパースクリプト・プラスミド・システム(SuperScript Plas mid System)(BRL%グランド・アイランド、NY)を用いる製造 者取扱説明書にしたがってクローン化し、唯一の変更はクローニング用のベクタ ーとしてpJFE14を用いることであった。ライブラリーは、平均インサート 寸法が1.4kbの106個の独立クローRNAを、RNAゾルB (RNAz ol B)(CNNA:バイオチク(Biotech)、フレンズウッド、TX )を用いて製造者の取扱説明書にしたがって単離した。脳、心臓、腎臓および小 腸からのRNAは、クロンチク(C1ontech)(パo−アルド、CA)に 由来した。cDNAは、スーパースクリプト(SuperScript)(BR L)を用いて合成し、PCR反応は、シーンアンプPCRシステム(GeneA mp PCRSystem)(パーキン・エルマー−シータス(Perkin− Elmer Cetus)、エメリービル、CA)において94℃、55℃およ び72℃でそれぞれ0.5分間、0.5分間および1分間の30サイクルで行な った。CD40−L転写物の検出用プライマーは、5’ −ACA GCA T GA TCG AAA CATACA−3’ 、5’ −TGG CTCACT  TGG CTT GGATCA GTC−3’およびヒボキサンチンホスホリ ボシルトランスフェラーゼ(HPRT)転写物用に5’ −TAT GGA C AG GACTGAACG TCT TGC−3’ 、5’ −GAG ACA  AACATGATT CAA ATCCCT GA−3’ であった。
PCR反応の生成物を、1.2%アガロースによって電気泳動させた、そしてシ ーンスクリーン(GeH6Screen)ナイロン膜(NENリサーチ・プロダ クツ(Research Products)、ボストン、MA)に対して製造 者の取扱説明書にしたがって毛管プロッティングによって移した。ノーザン分析 用には、RNAを0.85%アガロースによって電気泳動させ、そしてBA−S ニトロセルロース(シュライヒャー・アンド・シューエル(Schleiche r and 5chuell)、ケオネ、NH)に対して移した。ノーザンおよ びサザンプロット用のCD4O−L32P cDNAプローブは、CD40−L コーディング領域を含むpJFE14−CD40−Lの1.3kbのEcoRI −Xholフラグメントを鋳型として用いて製造された。
ヒトCD40−Lのクローニングおよび特性決定+ ヒトCD40−Lのクローンを得るために、CD8 T細胞クローンAIOに由 来するcDNAライブラリーを、プローブとしてマウスCD40−L cDNA を用いてスクリーニングした。アーミテッジ(Armitage)ら、Natu re 57:80 (1992)を参照されたい。
正クローンは、ライブラリー中に0.005%で存在し、支配的に2. 1kb 長さクローンで示されたが、1.2kbの別のクローンも検出された。両方のC DNAが、261アミノ酸の同一の読み取り枠を含んでおり、それが、非修飾分 子質量29254のタンパク質を生じると考えられた。2.lkbおよび1.2 kbのクローンは、それらの3′非翻訳末端の長さだけが異なっていて、おそら (はノーザン分析によって大きさが分かった2種類のmRNA種であると考えら れる。ここでクローン化されたヒトCD40−Lのヌクレオチドおよび予想アミ ノ酸配列は、ホレンボ−(Hol lenbaugh)ら、EMBOJ、11: 4313 (1992);およびスブリッグス(Spriggs)ら、J、旦工 且、Med、176 :1543 (1992)によって報告されたものと同一 であった。
との組合せで用いると、特異的発現は、2.1kbヒトCD40−L cDNA を含む発現プラスミドpJFE14によって一時的にトランスフェクションされ たC08−7細胞上のヒトCD40−Lから容易に検出されたが、エンプティp JFE14ベクターDNAによってトランスフェクションされた対照細胞では検 出されなかった。ヒトCD4O−Fc試薬は、マウスCD40−L cDNAを 含む同様の発現ベクターによってトランスフェクションされたC08−7細胞と も反応したが、これは、マウスCD40−Lに対するヒトCD40の交雑種結合 を示している従来の研究と一致する。
CD40−Lは、B細胞のホモ型凝集およびB細胞増殖を誘導するCD40に対 する抗体によるB細胞活性化は、ホモ型凝集を引き起こす。CD40−Lが同様 に作用したかどうかを決定するために、CD40−Lを発現するCO3−7細胞 をFAC8によって精製し、そして精製B細胞または、EBVで形質転換された B細胞系であるJY細胞と一緒に共培養した。実際に、ヒトまたはマウスCD4 0−Lを発現するCO3−7細胞とのインキュベーション後にJY細胞の凝集が 観察されたが、偽トランスフェクションされたC08−7細胞は無効であった。
同様に、ヒトまたはマウスCD40−Lを発現する細胞と一緒に共培養された精 製B細胞は、顕著なホモ型凝集を示したが、トランスフェクションされなかった C08−7細胞と一緒に培養されたB細胞は分散した状態のままであった。
顕微鏡的に観察されたB細胞活性化と一致して、精製B細胞をC08−7/ヒ1 −CD40−LまたはC08−7/マウスCD40−Lと一緒に共培養した場合 に、有意の増殖が観察された(表5を参照されたい)。この増殖は、IL−4ま たはIL−13の存在下で更に増加した。IL−4およびIL−13の増殖促進 作用は、これらの培養条件下では同等であると考えられる。
表5・IL−13またはIL−4、およびヒトまたはマウスCD40−Lを発現 するCO8細胞によるB細胞増殖の誘導3HTdR取込み (c、p、 m、 xlO”) B C91± O B + IL−130,1± O B + TL−40,2± O B+IL−4+ 対照mAb 0. 2 ± OB+IL−4+ 抗−CD40  21.2 ± 4.ICO3hcD40−L 1.1 ± 0.2CO8mc D40−L 1.0 ± 0.ICO31,4± 0.2 B + CO3hcD40−L 16.9 ± 2.4B + CO3mcD4 0−L 17.5 ± 2.1B + CO81,2± 0.2 B + IL−4CO3hcD40−L 30. 7 + 3. 8B + I L−4CO3mcD40−L 35. 4 ± 4.5B + IL−4CO3 1,3± 0.28 + 1.−13 CO3hcD40−L 22.5 ±  3.OB + IL−13CO3mcD40−L 33.8±2.8B 十 I L−13CO81,2± 0.45xlO’個の高度に精製された(98% C D20+)負に選別された肺臓B細胞を、ヒト若しくはマウスCD40−Lまた は対照としてのエンプティpJFE−14ベクターによってトランスフェクショ ンされた1、6xlO’個の照射(7,000ラド)CO8細胞と一緒に共培養 した。IL−13またはIL−4を400U/mlで加えた。可溶性抗CD40  mAb89および対照mAbA4を50μg/mlで用いた。培養物は、最後 の16時間の培養中に3Hチミジンを加えた後3日後に採取された。値は、3重 反復試験の平均および標準偏差を示す。
上L−1311.舌止辷ユ乙M狙±吐上ロ嘘竪担1遺刊−遠、Ld孝を誘導する ヒトまたはマウスCD40−Lを発現するCO5−7細胞は、更に、IL−4ま たはIL−13の存在下において、高度に精製された天然表面IgD ヒトB細 胞による1g生産を誘導した(表6)。かなりの濃度のIgM、1gG4、全I gGおよびIgEが生産されたが、1gAは生産されなかった。IL−4がこれ らの培養条件下でIgA合成を特異的に阻害することを示す従来の知見と同等の IgA生産はなかった。IL−13によって誘導されたIg濃度は、I L−4 によって誘導されたのと同様の範囲であった。
偽トランスフェクションされたCO3−7細胞の存在下において、1g生産は得 られなかった(表6)。CD40−Lを発現するC08−7細胞による1gイソ タイプの誘導は、CD40−1g (10μg/ml)によって有効に阻止され て、B細胞の分化および1g生産の誘導にはCD40−Lの特異的関与力坏可欠 であることが確証された。CD40−1gによる全1gG生産の阻害は、CD4 0−1g融合タンパク質のIg部分がIgG ELISAにおいて強いシグナル を生じたので、測定することはできなかった。
CO3−7/CD40−L細胞の存在下においてIL−13によって誘導された 1gG4およびIgE生産ヲ含むIg生産ハ、抗IL−4mAb (10ug/ m1)によって阻止されなかったが、これらのmAbは、CO5−7/CD40 −Lの存在下において、IL−4に誘導された1g生産を強く阻止した(表6) 。これらの結果は、IL−13が、IL−4とは無関係に1g生産を誘導するこ とを示している。更に、それらは、IL−13が、マウスまたはヒトCD40− Lを発現するCO3−7細胞によ、って与えられた接触媒介補助刺激シグナルの 存在下において、天然表面1gD ヒトB細胞をI gG4およびIgE生産性 細胞に切り替えるように支配するもう一つのサイトカインであることを示してい る表s: IL−13*たはIL−4、およびcD4o−Lを発現すルCOS細 胞1.:よるIg合成の誘導 高度に精製されたslgD 肺臓B細胞(細胞5.000個/ウェル)を、トラ ンスフェクションされたpJFE14ベクターまたはヒト(h)若しくはマウス (m)CD40−Lによってトランスフェクションされ且つそれを発現する選別 されたC08−7細胞(細胞250個/ウェル)と−緒に共培養した。IL−1 3(30n g/m l)およびIL−4(400U/ml)を指示通り加えた 。ELISAの感度(IgEおよびIgMについて0.2ng/ml、1gG4 および全1gGについて0.4ng/ml)を、検量された1g標準によって決 定した(ベージング、マールブルグ、ドイツ)。
ゝ加えられたCD40−Ig融合タンパク質のIg部分が検出されたので、Ig G測定は不可能であった。
hCD40−Lの発現および分布 + 休止CD4 T細胞クローンは、T細胞に対して結合したビオチニル化CD40 −1gに対するPE標識ストレプトアビジンの結合によって判定したところ、C D40−Lを全く発現しないかまたは極めて低濃度で発現した。しかしながら、 CD40−Lの有意の発現は、PHAのよる活性化から4時間後にCD4+T細 胞クローンB21上で観察された。B21細胞の表面上のその存在と一致して、 hcD40−L mRNAは、ノーザン分析によっておよびPCRによって検出 された。低濃度のhcD40−L mRNAは、休止B21細胞において発現さ れた。速度論実験は、2.1kbおよび1.2kbのmRNA種が、T細胞の活 性化の様式にかかわりなく、活性化後2時間以内に既に最大限に発現されたこと を示した。
発現は、4時間後にある程度減少した。CD40−L mRNA発現の著しい減 少が、活性化から7時間後に観察されたが、かなりの濃度のCD40−LmRN Aが、活性化から48時間後にまだ見られた。Ca2+イオノホアおよびPMA :ConA、抗CD3 mAbおよびPMA、またはPHAおよびPMAによる B21細胞の活性化は、主な定量的差異またはhcD40−L mRNA発現の 速度論における差異を生じなかったが、Ca2+イオノホアおよびPMAによる 活性化か僅かながら有効であると考えられる。hcD40−Lの分布は、PCH によって、ヒトCD4C1−L遺伝子のコーディング領域に相補的なプライマー を用いて分析された。CD40−L転写物は、B細胞、脳、腎臓、心臓、胎児肝 または胎児骨髄中に存在しなかったが、CD4 T細胞クローン、CD8 T細 胞クローン、TCRγδ T細胞クローン、精製NK細胞、単球、胎児胸腺細胞 および小腸において容易に検出することかできた。小腸でのCD40−Lの発現 は、MNCの浸潤によるIL−13生産を反映しているかもしれない。
C08−7細胞中でクローン化され且つ発現されたヒトCD40−L cDNA は、ヒトB細胞活性化の誘導において極めて有効である。CO3−7/hCD4 0−Lは、抗CD40 mAbによって観察されたのと同様に、EBVで形質転 換されたおよび正常のB細胞のホモ型凝集並びにB細胞増殖を誘導した。更に、 Ig分泌性形質細胞へのB細胞の分化か、I L−4またはLL−13の存在下 においT[察すレタ。2.1kM)hcD40−L cDNAは、CD8 T細 胞cDNAライブラリーから単離さね、そして配列比較によって初期に記載され た1、8kb cDNAと同一であった完全な長さのクローンであると考えられ た。更に別の1.2に、b cDNAクローンは、おそらく、活性T細胞中で検 出さね、そして同様のタンパク質を明らかにコードしているその大きさの第二m RNA種である。
hcD40−Lは、対応するマウス遺伝子と80%相同である。興味深いことに 、hcD40−Lは、TNF−αおよびTNF−βともある程度相同である。
マウスCD40−L中の4個のシスティン残基の位置および可能な細胞外N結合 グリコジル化部位は、ヒトCD40−L中に保存されているが、しかしながら、 ヒトタンパク質は、194位に置換された追加のシスティン残基を有する。CD 40−Lは、II型膜固定タンパク質であると報告されており、アミノ末端付近 に可能なシグナル/アンカードメインを示すヒトタンパク質の疎水性部分(アミ ノ酸22〜45)が存在する。CO3−7/CD40−Lによって誘導されたB 細胞増殖は、IL−4またはIL−13によって増加された。IL−4およびI L−13は、等しく有効であると考えらね、I L−13は、IL−14と同様 に、B細胞増殖促進活性を有することが示された。更に、IL−13は、I L −4と同様に、CO3−7/hcD40−Lによって補助刺激された天然表面1 gD十B細胞の培養において1g生産を誘導した。
かなりの濃度のIgM、1gG4、全1gGおよびIgEがこれらの培養条件下 で生産された。IL−4およびIL−13と、hCD40−Lとによって誘導さ れた1g生産のプロフィールは、IL−4および抗CD40 mAbの存在下で 得られたのと同様である。したがって、IL−13およびIL−4は、B細胞に おいて増殖およびrg合成両方を誘導する場合に等しく強力であると考えられる 。更に、これらの結果は、hcD40−Lが、IL−4またはIL−13に誘導 されたB細胞分化のための補助刺激シグナルを与えることを示しており、B細胞 活性化および分化におけるCD40の重要な役割が確証された。これらの実験は 天然s1gD を用いて行なわれたので、これらの結果は、IL(3が、工L− 4に加えて、B細胞をI gG4およびIgE生産性細胞に切り替えるように+ 支配することができるもう一つのCD4 T細胞由来リンホカインであるという 従来の知見を確証する。hcD40−Lの存在下においてIL−13によって誘 導された1gG4およびIgE生産を含む1g生産が、抗IL−4mAbによっ て阻止されなかったことは、IL−13の作用がI L−4とは無関係に媒介さ れていることを示した。
CD40−Lトランスフエクタントによって与えられた助けおよびCD40−+ 1gによるこの助けを特異的に阻止することは、CD4 T細胞上のCD40− Lの発現が、B細胞活性化および分化をもたらす抗原性および非特異的T−B細 胞相互作用両方の重要な成分であるらしいということを示した。これらのデータ は、マウスCD40−Lに対するmAbまたはCD40−1gを用いて実施され た阻止実験と同等であり、それは、CD40−LおよびCD40相互作用がマウ ス系におけるT細胞の助けに重要であることを示した。CD40および活性CD + 4 T細胞によるシグナル生成の結果に差があることに注目するのは重要であり 、更に別のT細胞表面分子が生産的T−B細胞相互作用に関与していることが示 唆される。事実、活性CD4+T細胞上で発現されたトランスメンブラン型TN F−αも、T細胞に誘導されたB細胞活性化および分化に関係している。
これらの機能の類似性を考えると、CD40−Lおよび細胞表面型のTNF−α は相同であり、しかもCD40およびTNF受容体の場合と同様に、若干の構造 的類似性を共有することは興味深い。クローン化ヒトおよびマウスCD40−L によってヒ1−I3細胞に与えられた実質的な助りは、CD40によるシグナル 生成が、B細胞の生存、活性化および分化にとってかなり重要であるということ を実証した従来の研究と一致する。マウスCD40−Lは、ヒトB細胞を活性化 する場合にヒトCD40−Lと同程度に有効であると考えらね、これは、ヒトC D40を結合するネズミCD40−Lの能力と一致する。CD40交雑種を結合 するマウスおよびヒトCD40−L両方のタンパク質配列およびその能力の類似 性は、これが、そのように十分に保存されるために重要なインビボ相互作用であ ることを示す。
+ ヒトIL−13cDNAは、CD40−Lと同様のCD8 T細胞クローンライ ブラリーから単離された。しかしながら、IL−13はCD8+T細胞中で発現 されるが、はるかに多くのl L−13がCD4+T細胞中で発現される。Ig E合成の誘導のためのこれら2種類の新規の分子の組合せの有効性、およびCD 4+T細胞によるそれらの豊富な同時発現は、T細胞活性化後のIL−13mR NAの長期の発現と共に、インビボのIgE生産およびIgHに媒介されたアレ ルギー反応に寄与している機序でありうる。
これらの実験は、CD4+T細胞上で発現されたCD40−Lが、B細胞の活性 化に関係しているので、その機能に焦点を合わせた。遺伝子がクローン化された CD8+T細胞を含む、CD4”T細胞以外の細胞上でのCD40−L発現は、 その分子についてのT−B細胞相互作用よりも広範な機能を示唆する。CD40 −Lは、他の細胞種でおよびCD4 T細胞でも発現されると考えらね、これは 、B細胞などのCD40正細胞に対して一方向刺激をただ与えることよりもむし ろ、それらの機能にとって重要な意味がある。例えば、胸腺細胞および胸腺上皮 におけるCD40−LおよびCD40発現は、T細胞発生に関与した相互作用を 示すものでありうる。
E、I Eスイッチング 本実験列は、IL−13が、ヒトB細胞による1gG4およびIgE合成を誘導 したことを実証した。IL−13は、活性CD4+T細胞またはそれらの膜の存 在下において培養された未分別末梢血単核細胞(PBMNC)および高度に精製 されたB細胞によるI gG4およびIgE合成を誘導した。IL−13に誘導 された1gG4およびIgE合成は、抗IL−4単りローン性抗体(mAb)を 中和することによってそれが影響されなかったので、IL−4非依存性であった 。高度に精製されたs1gDB細胞は、更に、IL−13によって1gG4およ びIgEを生産させることができ、これらイソタイプの生産は1gG4およびI gEスイッチングを反映したが、預託されたB細胞の選択的成長を反映しなかっ たことを示した。最適濃度で一緒に加えられたIL−4およびIL−13には相 加作用も相乗作用もなく、共通のシグナル生成経路が関与しているらしいことが 示唆された。
この概念は、IL−13が、IL−4と同様に、B細胞上のCD23発現を誘導 し且つCD72、表面1 gM (s I gM)およびクラスIIMHC抗原 発現を増加させたという知見によって支持される。更に、IL−4と同様、IL −13は、高度に精製されたB細胞中で生殖系列ε転写物を誘導した。集合的に 、これらのデータは、IL−13が、IL−4に加えて、天然ヒトB細胞をI  gG4およびIgE生産に切り替えるように効率よ(支配するもう一つのT細胞 誘導サイトカインであることを示した。
B細胞は、CD4”T細胞によって与えられた補助刺激因子の存在下において5 1gM1gM媒介ノブナルして1gイソタイプスイッチングおよび1g分泌性細 胞への分化を行う。抗原特異的T−B細胞相互作用は、B細胞上のペプチド−ク ラスTI主要組織適合性複合体(MMC)に対するT細胞受容体の結合を必要と し、これがT細胞活性化およびサイトカイン合成を引き起こす。T細胞がいった ん活性化されると、それらは抗原非依存様式でB細胞を活性化することができる 。
サイトカインは、B細胞増殖および分化に不可欠であり、すなわち、それらはI g分泌を定量的に決定するのみならず、1gイソタイプスイッチングも支配しす る。T L−4は、1gG4およびIgEスイッチングを誘導するが、トランス フォーミング成長因子−β(TGF−β)は、IgAスイッチングを支配する。
加えて、CD4“T細胞によって与えられた接触媒介シグナルは、B細胞増殖お よび[g生産に必要とされる。上記の、活性CD4”T細胞上で発現されるCD 40のリガンドは、マウスおよびヒト両方のB細胞によるIL−4依存1gE生 産のための補助刺激シグナルとして作用する一つのこのような膜に関係した分子 であることが分かった。例えば、アーミテソジら、Nature 357:80 (1992)を参照されたい。更に、いくつかのサイトカイン、例えば、IL− 2、IL−5、l−6、IL−8、TL−10、IL−12、インターフェロン −α(IFN−α)、IFN−γ、腫瘍壊死因子−α(TNF−α)およびTG F−βは、IL−4に誘導された1gG4およびIgE合成を調節する。
IL−4は、IgE合成を誘導することができる唯一のサイトカインであると考 えられてきた。試験された16種類のサイトカインの内、IL−4は、生殖系若 しくは生産的ε転写物またはIgE合成を誘導する唯一のもののであった。更に 、抗■L−4mAbは、IgMigGまたはIgA合成にほとんど影響を与える ことなく、IL−4生産性T細胞クローンによって誘導されたIgE合成を優先 的に阻害する。更に、ネズミのモデルにおいて、抗IL−4抗体は、他の1gイ ソタイプに影響を与えることなく、インビボIgE合成を強く阻害する。
最も重要なことに、I L−4欠損マウスは、線虫感染後のそれらの血清中にI gEが欠けている。しかしながら、非IL−4生産性T細胞クローンは、精製B 細胞中において生殖系ε転写物を誘導し、生殖系ε転写物を誘導するIL−4非 依存経路が機能しうることが示される。IL−13は、ヒトB細胞中でのCD2 3発現および生殖系ε mRNA合成並びに1gG4およびIgEスイッチング を誘導する。
試薬 ヒト組換え体IL−13は、本明細書中に記載のように精製された。組換え体I L−,1、IFN−αおよびIFN−γは、ンエリング・ブルー・リサーチ(ブ ルームフィールド、N J )によって提供された。フルオレセインイソチオシ アネ−1−(FITC)結合抗CD72 mAbおよび中和抗TGF−β mA bは、R&Dシステムズ・インコーホレーテッド(ミネアポリス、MN)から購 入された。CD3、CD4、CD8、CD14、CD16、CD19、CD20 、CD23、CD25、CD56、HLA−DRに特異的なFITC−およびフ ィコエリトリン(P E)結合mAb並びに無関係の特異性を有する対照抗体は 、ベクトン・ディキンラン(マウンテン・ビュー、CA)から得られた。LFA −1(Li2O) 、LFA−3、ICAM−1(LB2) 、B7 (LaO 2)およびクラスI MHC抗原に特異的なFITC−およびPE結合mAbは 、J、フィリップス(Phi I I 1ps)博士(DNAX)によって快く 提供された。FITC結合抗1gDおよび抗1gMmAbは、ノルディック・イ ムノロジカル・ラボラトリーズ(Nordic Immunologica+L aboratories)(テイルバーグ、オランダ)から得られた。バンチ抗 CD40 mAb 89 (IgG1)は、J、バンチエル−・博士(ンエリン グ・ブルー・フランス、ダージリー、フランス)からの寄贈であった。中和抗I L−4mAb 25D2.11は、J、アブラムズ(Abrams)博士(DN AX)によって快く提供された。
細胞標品 血液試料および肺臓は、健康な志願者からまたは外傷のために牌摘出を受けた廖 者からそれぞれ得られた。単核細胞は、ヒストバク−(Histopaque) −1077(シグマ、セント・ルイス、MO)での遠心分離によって単離された 。
精製B細胞は、負の選別により、蛍光活性細胞選別装置ファクスター・プラス( ベクトン・ディキンラン)または磁気ビーズ(ダコパッツ(Dakopa t  t s) 、ノルウェイ)を用いて得られた。簡単にいうと、肺臓MNCを2回 洗浄し、そしてCD3、CD4、CD8、CD14、CD16およびCD56に 対するPE結合mAbを飽和濃度で加え且つ4℃で30分間インキュベートした 。細胞をPBSで2回洗浄した。リンパ球に特有の光散乱を有する細胞を選び出 し、PE−細胞を選別した。或いは、CD3、CD4、CD8、CD14、CD 16およびCD56に対するmAbで染色された細胞を、抗マウスIgmAbで 被覆された磁気ビーズと一緒に4℃で30分間インキュベートした。
ネズミ■g含有細胞を、磁界を用いて除去した。残りの細胞を洗浄し、計数し、 そして更に実験で用いた。s1gD′″B細胞の単離には、ファクスター・プラ スによる正の選別を用いた。肺臓MNCを、CD3、CD4、CD8、CD14 、CD16およびCD56に対するPE結合mAb並びにFITC結合抗1gD mAbで染色し、そしてFITC”、PE−細胞を選別した。再分析において、 選別された細胞集団の純度は〉98%であり、そして磁気ビーズを用いて単離さ れた細胞純度は〉95%であった。
CD4”T細胞クローンB21およびCD4“非IL−4生産性T細胞クローン 5P−A3は、ロン力ooら、J、Exp、Med、167:1523 (19 88)にしたがって培養された。細胞は、支持細胞混合物およびPHAによって 活性化されてから4〜6日後に得られた。更に、IL−2(100U/mりを、 T細胞クローンの活性化状態を維持するために加えた。
T細胞膜標品 CD4”T細胞クローンの膜は、ガスカンら、Eur、J、Immunol。
22 :1133 (1992)にしたがって製造された。簡単にいうと、CD 4”T細胞クローンB21を、支持細胞混合物およびフィトヘマグルチニン(P HA)によって活性化して12日後に採取し、細胞を洗浄し且つ10μg/ml のコンカナバリンA(Con、A)によって37℃で7〜8時間再刺激した。C onA刺激の最後の30分間に、100μg/mlのα−メチル−D−マンノシ ド(シグマ、セント・ルイス、MO)を加えた。これらの細胞から、ブライアン (Brian)、Proc、Natl、Acad、Sci、USA 85:56 4 (1988):およびマエダ(Maeda)ら、Biochim。
Biophys、Acta 731:115 (1983)によって記載された 方法を用いて膜を製造し、そしてそれらを使用するまで液体窒素下で貯蔵した( T細胞同等物1xlO’個/ml=タンパク質領 2mg/ml (膜標品)) 。
培養条件 精製B細胞を、丸底96ウエルプレート(リンブム、マクリーン、VA)中の1 0%ウシ胎児血清(Fe2)を補足したイセル培地0.2ml中に細胞5000 個/ウェルで、5%CO2を含む湿潤雰囲気中において4重反復試験で培養した 。未分別PBMNCを、12重反復試験において細胞105個/ウェルで培養し た。同時培養実験において、CD4”T細胞クローン5P−A3を、細胞500 0個/ウェルで培養した(T : B細胞比1.1)。12日間の培養後、培養 物上澄み中のIga度をELI SAによって測定した。
Ig生産の測定 Ighi、全1gG、IgAおよびIgE分泌は、ペン(P 6 n e)ら、 Proc、Natl、Acad、Sci、USA 85:6880 (1988 )に記載のELISAによって決定された。IgG4分泌は、プンノネン(Pu nnonen)ら、J、Immunol、148:3398 (1992)に記 載のELISAによって決定された。IgM、全IgGおよびIgAのELIS Aの感度は、0.5〜lng/mlであり、1gG4およびIgEのELI精製 B細胞を前記のように培養し、採取し、そして2回洗浄した。F I TC−お よびPE結合mΔbを飽和濃度で加え、そして4°Cで30分間インキュベート した。無関係の特異性を有するFITC−およびPE結合mAbを負の対照とし て用いた。細胞をPBSで2回洗浄し、そしてリンパ球に特有の光散乱を有する 細胞を、ファクスカン(FAC3can)流動血球計算器(ベクトン・デイキン ラン)を用いて分析した。
RNA単離およびノーザン分析 全RNAを、RNAゾルB (CNNA:バイオチク、フレンドウッド、TX) を用いて製造者の取扱説明書にしたがって単離した。RNAを0.85%アガロ ースによって電気泳動させ、そしてBA−Sニトロセルロース(ンユライヒヤー ・アンド・ツユ−エル、ケオネ、N H)に対して移した。”P cDNAプロ ーブは、生殖系eのpBsIgEl−4のEcoRI/Hindlllフラグメ ント、およびアクチンのpHFgA−1のB g l I/Sma rフラグメ ントに相補的なりNAを鋳型として用いるランダムブライミングによって製造さ れた。ゴーチャト (Gaucha t) ら、 J、Exp、Med、172 :463 (1990) ;およびエルバ(E r b a)ら、Nuclei c Ac1ds Res、14:5275 (1986)を参照されたい。
IL−13は、精製B細胞上でCD23発現を誘導する種々のB細胞表面抗原の 発現に対するIL−13の作用は、FAC3分析によって研究された。精製B細 胞とIL−13(200U/ml)とのインキュベーションの結果、一部分(約 20%)のB細胞上でCD23発現が強(誘導された。
更に、IL−13は、B細胞でのクラスIIMHC抗原、s I gMおよびC D72の発現をアンプレギュレートした。IL−13のこれらの作用は、IL− 4によって観察されたのと同様であった。CD23発現は、24時間の培養時間 後に既に検出されたが、最大応答は、培養から72時間後に観察された。CD1 9、CD20、CD25、CD40、クラスI MHC抗原、B7、ICAM− 1、LFA−1およびLFA−3の発現は、IL−13によってほとんど変更さ れなかった。
IL−43は、PBMNCによるIgE合成を誘導するB細胞上のCD23発現 はIgE合成に関係していたので、IL−13を、ヒトPBMNCによるIgE 合成の誘導について検査した。表7に示したように、IL−13は、未分別のP BMNCによるIgE合成を、外因性IL−4不存在において用量依存様式で誘 導した。更に、IL−13に応答した強い1gG4生産が観察された。
中和抗TL−4mAbは、IL−13に誘導されたIgE合成を阻害することが できなかったが、IL−4に誘導されたIgE生産は、はとんど完全に阻止され 、IL−13に誘導されたIgE合成は、PBMNCによるIL−4生産の誘導 によって媒介されたのではないことが示された。表8を参照されたい。IL−4 と同様に、IL−13による最大のIgE合成誘導は、通常、50U/mlの濃 度で得られた。IL−13に応答して生産されたIgEの平均濃度(630g/ ml、n=6)は、[L−4によって誘導された(169μg/m1Sn=6) よりも若干低かった。IL−4およびIL−13両方飽和濃度で用いた場合、相 加作用も相乗作用も観察されなかった。
表7:IL−13によるIgEおよびIgG4合成の誘導IgE (ng/ml ) I gG4 (ng/m+)培地 <0.2 31±14 1−13 62±17 413±138表8:IL−4およびIL−13による IgE合成の誘導;抗IL−4mAbの作用 I E合成(n /ml) IgE合成(n /m]) IL−13は、B細胞におけるI gG4およびIgEスイッチングを誘導する 精製B細胞による1gG4およびIgE合成を誘導するIL−13の能力を更に 試験した。それによって、IL−13は、活性CD4 T細胞クローンの膜の存 在下において培養された高度に精製されたB細胞によるI gG4およびIgE 合成を誘導したことが分かった。更に、この培養系において、IL−13に誘導 されたI g G 4およびIgE生産量は、概して、IL−4によって誘導さ れたよりも少なかった。その差は、未分別のPBMNCの培養において観察され たのと同様の範囲であった。IL−13は、更に、有意の濃度のIgMおよび全 1gG生産を誘導したが、IgA合或は観察されなかった。
この態様において、11、−13は、概してIgA合成を阻害するIL−4と同 様の性質を有する。ヴノン・ヴラセレアら、J、Immunol、148:16 74 (1992)を参照されたい。これらの結果は、IL−13が、IL−4 不存在下においてヒトB細胞による1gG4およびIgE合成を誘導することを 示し、しかもIL−13はB細胞に対して直接的に作用して、I gG4および IgEを合成させることを示す。更に、これらの結果は、IL−13が、1gG 4およびIgEへの1gイソタイプスイッチングをIL−4非依存様式で誘導す ることを示唆する。
上記実験で観察されたIgE合成が、1gイソタイプスイッチングのためであっ て、数種類のIgEに預託されたB細胞の成長のためではなかったということを 確証するために、天然s I gD”B細胞に対するIL−13の作用を研究し た+ 。高度に精製されたslgD B細胞と、活性化された非IL−4生産性T細胞 クローン5P−A3とのIL−1,3存在下の培養の結果、IgE合成が誘導さ れた。更に、IL−13は、この非I L−4生産性T細胞クローンのみによっ て誘導された1gG4合成を増加させた。PBMNCについて実証されたように 、IL−13に誘導された1gG4およびIgE合成は、抗IL−4mAbによ って阻害さねなかった。
IL−13による生殖系ε転写物の誘導これまでのところ、IL−4は、B細胞 中において生殖系ε転写物を誘導することが知られた唯一のサイトカインであっ た。IL−4によるεへのスイッチングは、生殖系εRNA合成の誘導に先行さ れるので、IL−13も同様に生殖系ε転写物を誘導するであろうと仮定された 。実際に、高度に精製されたB細胞をIL−13および抗CD40 mAbの存 在下で培養した場合、生殖系ε mRNA合成は、5日間の培養期間後に、IL −4および抗CD40 mAbの存在下の場合と同等のレベルで検出された(表 9および10を参照されたい)。抗CD40 mAb単独では、B細胞中におい て生殖系ε転写物が誘導されなかったので、これらの結果は、IL−13が、I L−4と同様にB細胞中において生殖系ε転写物を誘導しうるもう一つのT細胞 誘導サイトカインであることを示した。更に、これらの結果、生殖系ε転写物と 、IgE合成への引き続きのスイッチングとの相互関係が確証された。
表9 + I L−131i、抗CD40 m、Abの存在下で培養された胎児 8M細胞によるIg合成を誘導する 培地 <1 <1 <0.2 <0.2抗−CD40 (10μg/ml) < 1 <1 (0,2co、2抗−CD40 (10μg/m+) +L−13(400υ/ml) 5±2 10±3 2±2 1fl+++ 表IQ:IL−13は、CD1.9 .51gM 未熟B細胞およびCD19  。
slgM−ブレB細胞によるIg合成を誘導する+ + 選別されたCD19 、sIgM 胎児B細胞。
LM LΩ ― 邸 培地 <1 <1 <0.2 co、2B21 <1 <1 <0.2 <0. 2B21+IL−13<1 <1 <0.2 (0,2B21+IL−7<1  <1 <0.2 <0.2B21+IL−7+IL−138±2 23±6 6 ±2 2±1B21+IL−7+IL−13 +抗−IL−4 mAb V±221±42±12±1+ + 選別されたCD19 .51gM 胎児B細胞。
LM hΩ −LL 培地 <1 (1<0.2 <0.2 B21 <1 <1 <0.2 <0.2B21+IL−13d <1 dl、 2 <0.2B21+IL−7d <l くo、1 くo、2+抗−IL−4m Ab 6±1 3±2 1±1 2±1IL−13および抗CD40に誘導され た■ E合成に対するIL−1,2の作用10000個の高度に精製されたB細 胞を、抗CD40単クローン性抗体(20μg/ml)およびIL−13(40 0U/ml)またはIL−4(OOU/ml)の存在下で培養した。IL−12 を含むCO8上澄みまたは偽CO8上澄みを加え、そしてIgEを、培養から1 4日後にELI SAによって測定した。
IL−12はIL−13作用を低下させたが、IL−4作用を増加させた。
I L−4は、ヒトまたはネズミB細胞においてIgEスイッチングを誘導する 唯一のサイトカインと考えられてきた。これは、抗IL−4mAbがインビトロ およびインビボ両方のIgE合成を優先的に阻止することを示した実験に、並び にIL−4遺伝子が破壊されたマウスにおいて循環性1gEが検出されなかった という知見に基いた。しかしながら、IL−1,3が、外因性IL−4不存在下 の高度に精製されたB細胞の培養物中において1gG4およびIgE合成を誘導 したことから、IL−13に誘導されたIgE合成は、IL−4とは無関係であ ることが分かった。更に、I L−4に誘導されたIgE合成を効率よく阻止し た抗IL−4mAbは、IL−1,3に誘導されたIgE生産に影響を与えるこ とができなかった。更に、IL−13が天然の選別されたslgD B細胞によ るI gG4およびIgE合成も誘導したことから、IL−13に誘導された1 gG4およびIgE合成は、I L−4によって誘導されたのと同様に、1gイ ソタイプスイッチングを反映しており、1gG4およびIgE合成のために預託 された数種類のB細胞の選択的成長のためではない。
IL−13によるIgEへのスイッチングは、生殖系ε mRNA合成の誘導に 先行されたが、活性T細胞によって与えられた補助刺激シグナルは、IgE生産 の誘導に必要であった。これは、ネズミおよびヒトB細胞両方でのIL−4に誘 導されたεへのスイッチングが、生殖系ε RNA合成の誘導に先行されている こと、および活性CD4 T細胞クローンまたは抗CD40 mAbによって与 えられた補助刺激シグナルか、IL−4による生産的ε mRNA転写物の誘導 およびIgE合成に必要とされることを示した研究と一致する。それらの正確な 役割は決定されなければならないが、生殖系ε転写物はε−スイッチ過程におい て重要な役割を果たしていることが示唆された。
X L−4はB細胞中で生殖系ε転写物を誘導する唯一のサイトカ1′ンである と考えられてきたことにもかかわらず、非ILI生産性T細胞クロー・ンが、生 殖系ε mRNAを強く合成させることができなかったことから、生殖系ε転写 物を誘導するIL−4非依存経路は機能しうる。非11−4生産性T細胞クロー ンによって生産されたIL−13は、B細胞中の生殖系ε転写物のIL−4非依 存誘導に関与していると考えられる。本知見は、更に、IL−4生産性T細胞ク ローンによるIgE合成の誘導が、抗IL−4mAbによって決して完全に阻害 されたことがなかった理由も説明することができる。IL−4およびIL−13 のアンタゴニストの組合せは、それぞれが低濃度で、例えば、逆の副作用の限界 濃度未満で存在するスイッチング過程を阻止する場合に極めて有効でありうる。
IL−4およびIL−13を最適濃度で一緒に加えた場合、IgE合成に対する 相加作用も相乗作用も観察されず、IL−4およびIL−13が、1gG4およ びIgEスイッチングの誘導のために共通のシグナル生成経路を用いうることが 示唆された。実際に、最近の研究は、1−13およびIL−4の受容体が、シグ ナル変換において機能する共通のサブユニットを共有することを示した。しかし ながら、IL−13が、130kDaのIL−4受容体を有する細胞に対して結 合しなかったことは、IL−13は、このIL−4結合タンパク質によって作用 するのではないことを示した。
IL−13とIL−4との共通性は、IL−13が、IL−4と同様に、精製B 細胞上でCD23発現を誘導したという知見によって更に支持された。IL−4 と同様に、IL−13は、クラスIIMHC抗原、51gMおよびCD72の発 現をアップレギュレートしており、これはCD5のリガンドである。IgE合成 の調節におけるCD23の正確な役割は決定されなければならないが、CD23 発現とIgE合成の誘導との間には強い相互関係が見られ、可溶性の形のCD2 3はIgE合成を増加させることが分かった。IL−13はCD23の有意の発 現を24時間以内に誘導したので、これらのデータは、更に、CD23発現が、 IL13に誘導されたεスイッチングに先行したことを示しており、それによっ てCD23発現の誘導と引き続きのIgE合成との間の相互関係が確証された。
一トされた。或いは、CO5−7由来マウスP600またはヒトIL−13を、 IL、−4とIL−13の間のB細胞に対するそれらの作用の類似性にもかかわ らず、IL−4およびIL−13の機能は同一ではない。IL−13に応答し又 生産された1gG4およびIgEの量は、概して、IL−4によって誘導さねた よりも少なかった。更に、予備試験結果は、IL−13が、IL−4とは対照的 に、T細胞またはT細胞クローンに対して作用しないことを示した。IL−1, 3は、明白なT細胞増殖促進活性を有していないし、しかもCD4“T細胞クロ ーンでのCD8a発現を誘導しないと考えられ、これは、T細胞上に機能的IL −13受容体がないためであるかもしれない。T細胞の活性化状態は、B細胞の 増殖および分化に必要とされる補助刺激シグナルを与えるそれらの能力に不可欠 であった。したがって、IL−13の作用を誘導するT細胞活性化の不足は、I L−13に応答したPBMNCによる最大限の1gG4およびIgE合成が、I L−4によって誘導されたよりも少なかった理由を部分的に説明することができ る。
これらのデータは、IL−4欠損マウスでは、線虫感染後に循環性1gEが検出 されないという知見と矛盾すると考えられる。しかしながら、IL−13がネズ ミB細胞によるIgE合成をも誘導するかどうかは不明である。予備試験データ は、IL−13が、T細胞活性化後のIL−4よりもはるかに長期間生産された ことを示しており、アレルギー性個体での増大したIgE合成の調節におけるI L−13の重要な役割が示唆された。
末梢血単核細胞(PBMNC)は、普通の健康なヒト提供者から、フィコール・ ハイパクーでの遠心分離によって単離された。全PBMNC(細胞1.X10’ 個)を、10mm組織培養皿中において37℃で30分間インキュベートした。
非付着性細胞は、す/酸緩衝溶液(PBS)で皿を十分に洗浄することによって 除去した。付着性細胞は、前記のように、1%ヒトAB血清のみを含む、または 大腸菌由来のマウスP600(ロット560−137−1 ; 30ng/ml の濃度で用いられた)を含むイセル培地(イセル(Yssel)ら、上2Imm uno1.Methods 72:219(1974))中でインキュベ、CD 44 [Nkl−Pi ;ベネグーア(Vennegoor)ら、J。
最終希釈度1/20で用いた。細胞は規則的な間隔で観察された。
B、非付着性細胞上の細胞表面マーカーの修飾上記のような非付着性選択後5日 〜10日目に、得られた細胞の細胞表面マーカーの発現を、蛍光活性細胞選別( FACS)によって、例えば、シャピロ(Shapiro)、Practica l Flow Cytometr (第2版)、1988年、アラン・リス(A lan Ljss)、ニューヨークに記載のように分析した。それぞれのマーカ ーを認識する典型的な抗体は、CD11a [LFA−1; 5FN−L7、D NAX、パo−アルド、CAからコ、CDII MHC[W6/32、セラ・ラ ブダ(Sela Labs)から、バーンステーブル(Barnstable) ら、Ce 11 14 : 9 (1978)も参照されたいコ ・クラスI  I MHC[Q5/13、クアランタ(Quaranta)ら、J、Immun ol、125:1421 (1980)を参照されたい〕 ・クラスII MH C[PdV5.2、コーニング(Koning)ら、Human Immuno l、9:221 (1984)を参照されたい] ;クラスII MHC(DQ ;5PV−L3)、CD58[LFA−3;TS 2/9、クレンスキー(Kr ensky)ら、J、Immunol、132:2180(1984)を参照さ れたい]、CD32 [IV、3、ルーニ (Looney)ら、J、Immu nol、136+1641 (1986)参照されたい]、CD16[顆粒球− 1、ヒューンンガ(Hu i z i nga)ら、Nature 333 :  667 (1988)を参照されたい] 、またはLeu lla、ベクトン ・ディキンラン、マウンテン・ビュー、CA);CD23 (gp25、DNA X、/忙・アルド、CAから) 、I L−2Ra [7G7 ;またはBBI O、ハーブ(Herve)ら、Blood 75:1017(1990)を参照 されたい]Immunol、148:1093 (1992)を参照されたい] 、CD14(LeuM3、ベクトン・ディキンラン)、並びにCD18およびB 7[Li2OおよびLaO2、両方ともアズマら、J、Immunol、C49 :1115 (1992)に記載されたコである。
CO3−7上澄みかまたは大腸菌封入体からのマウスP600材料を、ヒトIL −13のC08−7上澄みと比較した。
C1酸化窒素合成 IL−13(P2O3)を、GM−C3Fに誘導された骨髄マクロファージによ る酸化窒素(No)の生産に対するその阻害作用によって検定した。マクロファ ージは、GM−C3F含有RPMI中の9〜12日間の培養によって誘導され、 付着性のGM−C3F応答性部分の保持によって精製された。細胞は、2色染色 を用いるFAC8分析によって測定したところ、99+%純粋であった。
マクロファージは、指示されたように、サイトカインによる先行刺激を用いるか または用いることなく、適当な実験において3μg/mlのLPSによる刺激に よって活性化されて、NOを生産した。マクロファージは、LPSによる処理の 16時間前に、サイトカイン(用いる場合)と−緒に16時間インキュベートさ れた。上澄みは、LPSの添加に相対する表示時間に得られた。すなわち、0時 間はLPS添加時である。
上澄みのNO生産量を、亜硝酸塩の標準的なグリース(Griess)検定によ って検定した。例えば、コリガン(Col igan)、CurrentPro tocols in Immunolo 、(1991年および定期補遺)グリ ーン・ウィリー、ニューヨークを参照されたい。マクロファージ培養物に対する LPSの添加後またはLPS添加時のサイトカイン添加を試験した。これらの条 件下において、試験されたサイトカイン(IL−13を含む)の内で、有意に作 用したものはなかった。他のマクロファージも試験したが、概して、それらは低 濃度のNOを生産したので、生物検定用には十分に用いられなかった。
表11のA部分は、表示されたサイトカインによる16時間の処理後の、GM− C3F処理された骨髄由来マクロファージによるNO生産量を示す。IFN−γ はNo生産を誘導したが、IL−4またはIL−13はNo生産を阻害したこと に注目されたい。L−NMMAは、No生産の特異的阻害剤である。B部分およ びC部分は、種々の範囲の2600量に対して滴定された同様の実験である。
それぞれの場合に、IL−13はNoの生産を減少させた。
表11 : GM−C3F誘導マクロフアージによるNo (nM)処理 0時 間 24時間 48時間 培地 1.551 3.638 3.103+LPS+IFN−Y 3.852  10.057 9.576LPS+IFN−72,35910,50915, 319D、IL−1αの調節+IL−6 末梢血単核細胞を、普通の健康な提供者からフィコール・ハイパクーでの遠心分 離によッテ単離した。全PBMNC(細胞100xlO6個/100mm組織培 養皿)を37℃で30分間インキュベートした後、PBSで組織培養皿を十分に 洗浄することによって非付着性細胞を除去した。付着性細胞を、1%ヒトAB血 清含有イセル培地中において、IL−4(50ng/ml)、IL−13(50 ng/ml)またはIL−10(100U/ml)と組合せたLPS (大腸菌 0127 : 88、ディフコ(Dirco)、デトロイト、Ml)不存在下ま たは存在下でインキュベートした。更に、細胞を、中和抗IL−10mAb 1 9F 1 (1,Ou g/m 1)の存在下においてIL−4またはIL−1 3と組合せたLPSによって活性化した。上澄みを12時間後に採取し、そして IL−1α、IL−6、IL−10およびTNFαの生産量をサイトカイン特異 的ELISAによって測定した。表12は、これらの実験結果を示す。
表12・LPS活性ヒト単球によるIL−1α、IL−6、IL−10およびT NFαの生産に対するIL−13の作用。
IL−1α IL−6IL−10TNF−αムシ光Dな↓b圧H丘紅mll員ふ 油り培地 0 0 0 0 LPS 8.1 54.4 35.4 2.2LPS+L−41,733,13 00,7LPS + L−13235,4220,5LPS+L−1008,6 ND 0 1J’S+aIL−10mAb 12 101 ND Io、6LPS + a L−10mAb + L−43,759,5ND 1.2LPS + aL−] OmAb+IL−45,479,5ND 1.5これらの結果は、IL−4およ びIL−13が、LPSに活性化されたヒト単球によるIL−1α、I L−6 、IL−10およびTNFαの生産を阻害したことを示した。IL−10も、L PSに活性化されたヒト単球によるIL−1α、I L−6およびTNFαの生 産を阻害した。IL−10は、ヒト単球によって生産され且つ自己制御様式でI L−1α、IL−6およびTNFαを阻害した。1L−10中和mAb 19F 1を加えることにより、内因的に生産されたIL−10も、IL−1α、IL− 6およびTNFαの生産を阻害したことが示された。LPS活性ヒト単球による サイトカイン生産に対するIL−4およびIL−13の阻害作用は、IL−4お よびIL−13が、中和抗IL−10mAb19F1の存在下においてIL−1 α、IL−6およびTNFαの生産を阻害したことから、IL−10とは無関係 であった。
E、抗体依存性細胞障害(ADCC) 本実験は、ヒト単球に対するIL−13単独のまたはIL−4、IFN−γまた はIL−10との組合せの作用を研究する。IL−13は、単球の表現型に有意 の変化を引き起こした。I L−4と同様に、それは用量依存様式で、CD11 bXCD11cSCD18、CD29、CD49e (VLA−5) 、クラス IIMHC,CD13およびCD23の発現を増加させたが、CD64、CD3 2、CD16およびCD14の発現を減少させた。IL−13は、クラスII  MHC抗原のアップレギュレーションを引き起こし、そしてCD64、CD32 およびCD16発現に対するそのダウンレギュレーション作用はIL−10によ って妨げられた。更に、IFN−γは、IL−13に誘導されたCD64のダウ ンレギューションを部分的に妨げることができたが、CD32およびCD16に ついてはできなかった。しかしながら、IL−13は、抗1gD被覆Rh+赤血 球に対するヒト単球の自発的なおよびIL−10またはIFN−γに誘導された 抗体依存性細胞障害(ADCC)活性を強く阻害しており、単球の細胞障害活性 が阻害されたことが示された。
更に、IL−13は、LPSによって活性化された単球によるIL−1α、■L −1β、I L−6、IL−8、IL−10、IL−12P35、IL−12P 40、GM−C3FXG−C3F、IFN−αおよびTNFαの生産を阻害した 。対照的に、II、−13は、これらの細胞によるIL−IRAの生産を増加さ せた。サイトカイン生産に対する同様の結果は、IL−4についても観察された しまたは得られている。したがって、IL−13は、ヒト単球に対するその活性 の大部分をIL−4と共有するが、ヒト単球に対するIL−4およびIL−13 の相加作用も相乗作用も観察されなかったことにより、これらのサイトカインは 共通の受容体成分を共有しうることが示唆された。総合すると、これらの結果は 、IL−13が抗炎症および免疫抑制活性を有することを示す。
活性T細胞は、抗原に対する免疫応答に関与する細胞の増殖、分化および機能を 調節する多数の生物学的に活性なポリペプチドを分泌する。抗原または多クロー ン性刺激後に同時にIL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL −10、IFN−γ、GM−C3FおよびTNF/LTを生産するT細胞は、マ ウスおよびヒト両方で記載された。これらのTヘルパー細胞は、更に特殊化され たThlおよびTh2サブセツトからそれらを区jすするために、ThO細胞と 称された。ネズミThl細胞は、遅延型過敏症(DTH)などの細胞性免疫応答 における調節およびエフェクター細胞としてそれらの機能を支持するIL−2、 IFN−γ、TNF/LT、IL−3およびGM−C3Fを生じるが、Th2細 胞は、種々のイソタイプの免疫グロブリンの生産においてそれらがB細胞を助け るように適当にさせるIL−4、I L−5、IL−6、IL−10、IL−3 およびGM−C8Fを生じる。
ヒトの場合、制限されたサイトカイン生産プロフィールを有するT細胞クローン は、炎症性またはアレルギー性疾患の患者からも単離された。これらの種類のク ローンはネズミThlおよびTh2クローンに似ていたが、若干の相違があった 。それらの活性化の様式に応じて、Thlクローンは、概して、低量のIL−4 をなお生しることができたが、Th2クローンは、低〜正常量のIFN−γを生 じることかできた。しかしながら、抗原刺激後のTh2クローンによるIL−4 およびIFN−γの生産比率には明らかな不均衡が見られた。したがって、高濃 度のIFN−γを生じ且つIL−4を生じないかまたは低濃度で生じるヒトT細 胞クローンをTh1r様」細胞と定義し、そしてIFN−γを生じないかまたは 低濃度で生じ且つ高濃度のIL−4を生じるT細胞クローンをTh2 r様」細 胞と定義した。更に、マウスにおいてThOおよびTh2 T細胞サブセットに よって独占的に生産されるIL−10は、ヒトにおいては、The、Thl r 様」およびTh2 r様」サブセットによって生産される。
本発明は、マウスP600タンパク質に関係した新規のサイトカインであるヒト IL−13を利用可能にする。ヒトIL−13およびマウスP600は両方とも 、生物学的に活性であり、しかもヒト単球およびB細胞機能に作用した。
ヒト単球に対するマウスおよびヒトIL−13の生物学的活性を更に特性決定し 、そしてヒト単球に対する阻害作用を促進する他のサイトカインであるIL−4 、IL−10およびIFN−γの生物学的活性と比較した。IL−13は、ヒト 単球の表現型に劇的な変化を引き起こし、そしてLPSによる活性化後のIL− 1α、IL−1β、IL−6、IL−8、IL−10、GM−C3F、G−C3 FおよびTNF−αの生産を阻害したが、IL−IRAの生産を引き起こした。
これらの結果は、IL−13が抗炎症活性を有し且つ免疫応答において重要な調 節の役割を果たしうろことを示す。
ヒト単球の単離および培養 ヒト単球は、健康な提供者の末梢血からフィコール・ハイパクーでの遠心分離お よびプラスチックに対する付着性によって単離された。簡単にいうと、100X 106個のPBMNCを100mm組織培養皿上のヒト血清アルブミン(HSA )および1%プールヒトAB+血清を補足したイセル培地中に入札37℃で30 分間インキュベートした。この培地は、リムルス変形細胞溶解産物検定によって 決定したところ、内毒素不含であった(<0.2βg/mlの内毒素)。次に、 非付着性細胞を十分な洗浄によって除去し、そして指示されたようなHSAおよ び1%プールヒトAB血清含有イセル培地中で培養した。或いは、高度に精製さ れたヒト末梢血単球を正常な提供者の血液500m1から遠心水路によって得た 。
単核細胞は、血中成分分離器における密度遠心分離によって単離された後、リン パ球および単球に分別された。単球標品は、非特異的エステラーゼ染色によって 判定したところ〉95%純粋であって、98%を越える生存しつる細胞を含んで いた。これらの単球を、これらの細胞の付着を防止するテフロンバッグ(ジャン セン(Jansen)MNL、セント・ニクラース、ベルギー)中において、H SAおよび1%プールヒ1−AB+血清含有イセル培地中、細胞濃度4x106 個/mlで培養した。指示された時間培養後、単球を採取し、そして細胞表面発 現について間接免疫蛍光法によって分析するかまたはリンホカイン遺伝子発現に ついてノーサン分析およびPCR分析によって分析した。更に、1μg/mlの LPS 吠腸菌0127:B8)(ディフコ、デトロイト、Ml)によるこれら の細胞の活性化後のIL−1α、IL−1β、IL−6、IL−8、IL−10 、TNF−α、GM−C8FSG−C8FおよびIL−IRA生産量を決定する ために、単球培養上澄みを採取した。培養後の細胞生存度は、トリパンブルー排 除試験によって決定したところ、常に95%を越えた。
延蓼 組換え体ヒトおよびマウスIL−13を、大腸菌中においてグルタチオン−8− トランスフェラーゼ融合タンパク質の不溶性凝集体として発現させ、遠心分離に よって抽出し、可溶化し、そして再生を施した後にトロンビンによって消化して 、N末端の融合部分を除去した。次に、タンパク質を、陽イオン交換およびゲル 濾過クロマトグラフィーによって精製し、その結果、活性ヒトおよびマウスIL −13を得た。精製ヒトr−IL−10、r−IL−4およびr−IFN−7は 、シエリング・ブルー・リサーチ・インステイトウート(ブルームフィールド、 NJ)から提供された。
中和抗IL−4MAb 25D2[フレティエン(Chretien)ら、J、 Immunol、Methods、117:67 (1989)]および抗■L −10mAb 19F1 [アブラムズら、Immunol、Rev、125:  5 (1992)]は前に記載された。下記のmAbを、細胞表面マーカーの 発現についての免疫蛍光性実験に用いた。5PV−L7 [CD11a ;スピ ッツら、Hybridoma 2:423 (1983)]、Bear−1[C D11b、カイザー(Keizer)ら、Eur、J、Immunol、15: 1142(1985)L CLB FcRgran−1[CD16;クラ−セン (Klaassen) ら、J、Immunol、144:599 (1990 )コ、gp25[CD23:ボンネフオイ(Bonne foy)ら、±2Im muno1.138+2970 (1987)コ、IV、3 [CD32;ルー (1984)] 、SAM−1[VLA−5、CD49e;カイザーら、Eur 。
J、Tmmunol、17:1317 (1987) コ 、 CD29 (T s2/16;C,フイグドー(Figdor)、アムステルダムからの快い寄1 l19)、L307[B7;アズマら、J、Immunol、149:1115  (1992)]、l0Ml3 (CD13 、AMACインコーポレーテッド 、ウェストブルーク、MEから購入された); Leu−M3 (CD14)  、Leu15 (CD11c)およびLi2O(CD18)は、ベクトン・ディ キンラン(サン・ホセ、CA)から得られた。
プローブ IL−1α、IL−1β、IL−6、IL−8、IL−10、TNF−α、GM −C3F、G−C3Fおよびβ−アクチンのPCR生成物のサザン分析に用いら れたオリゴヌクレオチドは、デ・ワール・マレフィト(de WaalMa l  e f y t)ら、J、Exp、Med、174:1209 (1991) によって記載された。
下記のオリゴヌクレオチドを用いて検出を行なった。
正’N−c: 5°−TTCTGGCI’GTGAGGAAATACT−3°( nt 360−378)。
L−IRA:5°−GTCAATrTAGAAGAAAAGATAGATGTG G−3’(nt207−234)。
L−12P35: 5’−AATGGGAGTTGCC’rGGCCTC−3’  (nt 488−507)。
L−12P2O: 5°−TAAGACCTTrCTAAGATGCGAGGC C−3°(nt 417−441)。
および TGF−p 1: 5−CGAGCCrGAGGCCGACrAC’rACGC CAAGGAGGTCACC−CGC−3’(nt 1131−1170)。
1法によって単離しまた。ノーザン分析用には、10gg/試料の全RNAを、 6.6%ホルムアルデヒド含有1%アガロースゲル上の寸法によって分離し、ナ イトラン(Nytran)ナイロン膜(シュライヒヤー・アンド・シューエル、 ケーネ、NH)に移し、そして六思体標識技術によって極めて特異的な活性(〉 1108cp/mg)に標識されたプローブとハイブリッド形成させた。フィル ターをハイブリッド形成させ、緊縮条件下で洗浄し、そして展開させた。
PCR分析 1マイクログラムの全RNAを、プライマーとしてのオリゴ(dT)12−18 (ベーリンガー−ノンハイム(Boehringer Mannheim)、イ ンディアナポリス、IN)およびAMV逆転写酵素(ベーリンガー・マンハイム )を反応容量20μl中で用いて逆転写した。2マイクロリツトルの逆転写物( 100nHの全RNA相当量)をそれぞれの増幅反応に直接的に用いた。PCR の条件は以下、すなわち、反応容量50μl中、25ナノモルの各プライマー、 各125μMのdGTP、dATPSdCTPおよびdTTP (ファーマシア 、ウプサラ、スウェーデン)、50mM KCI、10mMトリス−HCl、p H8,3,1,5mM MgCl 2.1mg/mlのゼラチン、100 u  g/mlの非アセチル化BSAおよび1単位のベント(Vent)DNAポリメ ラーゼにュー・イングランド・バイオラブズ、ビバリー、MA)であった。
IL−1α、IL−1β、IL−6、IL−8、IL−10、TNF−α、GM −C3F、G−CSFおよびβ−アクチンを増幅するのに用いられたプライマー は、従来、デー’7−ルー?レフイトら、J、Exp、Med、174:120 9(1991)によって記載された。下記のプライマーを更に用いた。
IFN−αセンスプライマー: 5°−GCTGAAACCATCCCTGTC−3°(nt 161−178) 。
IFN−αアンチセンスプライマー: 5’−CTGCTCTGACAACCTCCCAG−3°(nt 450−43 0)。
IL−IRAセンスプライマー・ 5’−GCAAGCCTTCAGAATCTGGGATG−3°(nt 11g −141)。
IL−IRAアンチセンスプライマー・5’−GATGTrAACrGCCrC CAGCTGGAGTC−3’ (nt 344−319)。
IL−12P35センスプライマー: 5゛−σrTCACCACTCCCAAAACCTG−3’(nt281−30 2)。
IL−12P35アンチセンスプライマー:5°−AGCTCGTCACTCr GTCAATAG−3’(nt 813−792)。
IL−12P40センスプライマー。
5’−CATrCGCTCCTGCTGCTT’CAC−3°(nt 337− 358)。
IL−12P40アンチセンスプライマー二5°−TACTCCTrGTr(3 TCCCCTCTG−3°(nt 603−582)。
TGF−β1センスプライマー: 5’−ACCGGGTGGCCGGGGAGAGTGC−3°(nt 1097 −1118)。
TGF−β1アンチセンスプライマー:5’−GCCGGTrGC’l″GAG GTATCGCCAGG−3’ (n口399−1376)。
反応は、パーキン・エルマー・シーラスDNA熱循環器9600において25サ イクル(94℃で30秒間の変性、55℃で30秒間のアニーリング、72℃で 60秒間の拡張)インキュベートした。40マイクロリツトルの各反応を、TA E緩衝液中1%アガロースゲル上に充填し、PCR生成物を臭化エチジウム染色 によって可視化した。次に、ゲルを0.5M NaOH,1,5M NaCl中 で変性させ、1M酢酸アンモニウム中で中和し、そしてナイトランナイロン膜に 移した。膜を、6xSSC,1%SDS、IOXデンハート溶液(0,2%フィ コール、0.2%ポリビニルピロリドン、0.2%BSA、ペンタクスフラクシ ョンV)および200μg/mlの大腸菌tRNA(ベーリンガー・マンハイム 、FRG)中において55℃で4時間プレハイブリッド形成させた。
増幅において用いられたプライマーに対して内在する配列に特異的なオリゴヌク レオチドプローブ(200n g’)を、T4ポリヌクレオチドキナーゼ(二ニ ー・イングランド・バイオラブズ)およびγ−32P−ATP (アマ−ジャム (Ame r s h am) 、アーントン・ハイ′人IL)によって5′末 端に標識した。プローブを、非取込みヌクレオチドからニック(N i c k )カラム(ファーマシア、ウプサラ、スウェーデン)を介する通過によって分離 し、そしてハイブリダイゼーション配合物に対して加えた。55℃で12時間の ハイブリダイゼーション後、フィルターを、0.1xSSC(1xSSC:15 0mM NaC1,15rnM クエン酸Na pH=7.0)、1%SDS中 において室温で洗浄し、そしてコダック(Ko d a k、) XAR−5フ イルムに1〜12時間暴露させた。更に、シグナルを、モレキュラー・ダイナミ クス(MolecularDynamics)リン光像形成装置(モレキュラー ・ダイナミクス、サニーベール、CA)で定量した。
リンホカイン決定 単球によるサイトカイン生産を、サイトカイン特異的ELISAによって培養物 上澄みにおいて決定した。サイトカイン特異的ELI SAおよびそれらの感度 は下記であった。IL−1α、エンドジエン(Endogen)(ボストン、M A) (50gg/ml);TNF−a、エンドジエン(ボストン、MA、)  (10gg/ml); IL−1β、シストロン(Cistron)(パイン・ プルツク、NJ)(20gg/ml); IL−6、ジエンザイム(Genzy me)(ボストン、MA)(0,313ng/ml); Il、−8、R&Dシ ステムズ(ミネアポリス、MN)(4,7pg/ml);G−CSF、R&Dシ ステムズ(ミネアポリス、MN)(7,2pg/ml); II−IRA、、R &Dシステムズ(ミネアポリス、MN)(12,5pg/ml);GM−C8F 、バチェッタ(Bacchetta) ら、J、Immunol、144:90 2 (1990)、(50gg/ml);およびII−−一10 (75gg/ m1.)。
免疫蛍光分析 細胞(105個)を、■底微量滴定プ1ノー l・(フロー・ラボラトリーズ、 マクリーン、VA)中において10μlの精製mA、b (1mg/ml)と− (に4℃で30分間インキユベートシた。0.02mMアシ化ナトリウムおよび 1%BSA(シグマ、セント・ルイス、MO)含有PBSで2回洗浄後、細胞を 、ヤギ抗マウス抗体のFITC標識F (ab’ ) 2フラグメンl−(TA GOインフーボレーテッド、バーリンゲーム、CA)の1/40希釈と一緒に4 ℃で30分間インキュベートした。更に3回洗浄後、標識細胞試料を、ファクス カン(ベクトン・ディキンラン、サニーベール、CA)での流動微量蛍光定量法 によって分析した抗体で被覆されたRh陽性ヒト赤血球に対する培養されたヒト 単球のADCC活性は、デ・ヴエルデ(de Velde)ら、J、Immun ol、149:4048 (1992)によって従来記載されたように実施され た。
マウスおよびヒト両方のIL−13は、CD23 (FCERI I)の発現を 引き起こし且つヒト単球上のクラスIIMHC抗原の発現をアップレギュレ−1 ・した。細胞表面抗原の多数部分の発現に対するIL−13の作用を研究した。
■L−13は、種々の超遺伝子系列に属する多数の細胞表面分子の発現に影響を 与えた。I L−13は、付着性分子のイングランドいくつかのメンバーの発現 を増加させた。αサブユニットCDI lb (C3bi受容体、Mac−1, )、CD11c (gp150.95)およびVLA−5(FNR)並びにそれ らのそれぞれのβサブユニツトCD18(β2)およびCD29(β1、VLA −b)の発現は、II、−1−3によってアップレギュレートされた。CDI  1 a (LFA−1) 、VLA−2(CD49b) 、VLA−3、VLA 、−4(CD49d)、、VLA−6(CD49f) 、β3(CD6L)およ びβ4を含むこの系列の他のメンバーの発現は、11.−13によってほとんど 影響されなかつア5−0 IL−1aは、クラスIIMHC抗原の発現を増加させた。HLA−DR。
HLA−DPおよびHL A −D Qの発現は、1I−−−13によってアッ プレギュレートされた。クラ]I MHC,CD1.1a (LFA−1) 、 CD54 (ICANl−1−)、ICAM−2およびCD58 (1−FA− 3)を含む免疫グロブリン超系列の他のメンバーの発現は、IL−13によって 劇的に影響されなかった。
IL−1,3は、単球上の種々のFe受容体の発現を調節I7た。ヒト単球」二 のCD64 (FeγRI) 、CD32 (FcγR目)およびCD16 ( FcγRIII)の発現は、IL(3によって強くダウンレギュレートされた。
対照的に、IL−1,3は、CD23 (FcεRII)の発現を誘導した。更 に、IL−13は、CD13 (アミノペプチダーゼN)の発現をアップレギュ レートし且つCD14の発現をダウンレギュレートした。CD25、CD33お よびCD44の発現に対するIL−43の主な作用は検出されなかった。
I L−4は、ヒト単球上においてIL−13の場合と同程度まで、CD11b 、CD11cSCD18、VLA−5、CD29、クラ、11 MHC,CDl 3およびCD23のアップレギュレーションを誘導し且つCD16、CD32、 CD64およびCD14の発現を阻害した。総合すると、これらの結果は、細胞 表面分子の発現におけるIL−13に誘導された変化が、IL−4によって誘導 されたのと同様であったことを示した。飽和濃度のIL−4およびIL−13両 方との単球のインキュベーションは、どちらかのサイトカインのみによって誘導 された場合に匹敵する表現型変化を生じなかった。
これらの条件下では、種々の細胞表面分子の発現に対するIL−13および■L −4の相加作用も相乗作用も検出されなかった。単球がIL−4を生じうるとい う根拠は存在しない。しかしながら、単球によるまたは数種類の混入したT細胞 によるIL−4の誘導によってIL−13が作用した可能性を除外するために、 単球をIL−13および中和抗IL−4mAbの存在下でインキュベートした。
表13で示したように、IL−13によるCD23の誘導、CD14のダウンレ ギュレーションおよびクラスIIMHCのアップレギュレーションは、抗1L− 14mAbによって影響されなかった。しかしながら、抗IL−14mAbは、 対照実験においてIL−4の作用を完全に阻害したことから、それは有効であっ た。したがって、IL−13は、I L−4とは無関係に作用する。
表13:IL−13はIL−4とは無関係に作用する。
mAb 培地 IL−131L−13IL−4IL−4+αIL−4+αIL− 4 対照 3申 5 6 5 3 MHCクラスII 443 1904 1845 2084 220CD23  3 99 79 89 8 CD14 222 97 83 80 444単球を、培地、IL−13(50 ng/ml)またはI L−4(400U/m 1)と−緒に中和抗IL−4m Ab 25D2 (10μg/ml)の不存在下または存在下において37℃で 120時間インキュベートし、そしてHLA−DR/DP (Q5/13) 、 CD23 (gp25)およびCD14 (Leu−M3)の発現を間接免疫蛍 光法によって決定した。
1 平均蛍光強度(チャンネル数) IL−13に誘導された細胞表面マーカーの発現の変化は、CD11b、CD1 8、CD16、CD32、CD64、CD23、クラスII MHC,CDl3 およびCD14の発現の調節について示されたように(表14)、用量依存性で あった。概して、ヒト単球と5pb/mlのIL−13とのインキュベーション は、これらの細胞表面マーカーの発現を変化させるのに不十分であったが、0. 5ng/mlのIL−13は、0.5ng/mlのIL−4によって誘導された 場合と同等の表現型変化を引き起こした。最大限の応答は、50ng/mlのI L−13によって引き起こさね、それはまた50ng/mlのIL−4によって 引き起こされたのと同様の範囲内であって、IL−4およびIL−13が等しく 有効であったことが示された。
表14 : IL−13は、単球の細胞表面表現型を用量依存様式で変化させる 。
単球を、培地、IL−13(5pg/ml 500pg/mlまたは50.00 0pg/ml)またはIL−4(4U/mlまたは400U/ml)と−緒に3 7℃で120時間インキュベートし、そして細胞表面抗原の発現を間接免疫蛍光 法によって決定した。
9 平均蛍光強度(チャンネル噸 IL−10は、ヒト単球上のIL−13に誘導されたクラスIIMHC発現をダ ウンレギュレートする 細胞表面表現型を調節するIL−13の作用と他のサイトカインの作用とを比較 するために、単球をIL−10またはIFN−γと一緒にIL−13不存在下ま たは存在下においてインキュベートし、そして細胞表面抗原の発現を分析した。
IL−10またはIFN−γ単独では、CD11bSCD11cSCD18、C D13、CD23、CD29およびvLA−5の発現に劇的に影響を与えなかっ た。更に、IL−10またはIFN−γは、IL−13に誘導されたこれらのマ ーカーの発現の増加に著しく影響を与えなかった。IL−10またはIFN−γ は、更に、CD14の発現およびIL−13に誘導されたCD14発現の阻害に 対する作用が観察されなかった。
しかしながら、IL−10は、単球上の構成的クラスII発現をダウンレギュレ ートしたのみならず、IL−13に誘導されたクラスIIMHC発現を強く阻害 した。同様のデータは、水路(elutriation)によって単離され且つ テフロンバッグ中で培養された高度に精製された単球を用いた場合に得られた( 表15)。クラス[IMHC抗原の増加した発現は、培地のみにおける単球のイ ンキュベーション後に観察され、それはrt、−ioによって完全に妨げられた 。m−IL−13、h−IL−13、IL−4およびIFN−γはいずれも、I L−10によって阻止された高濃度のクラスIIMHC発現を誘導した(表15 )。
IFN−γによって誘導されたクラスIIMHC発現は、更に、IL−13によ って増加した。IFN−γは、B7の発現を僅かにアップレギュレートした。
総合すると、これらの結果は、[L−13、IL−10およびIFN−γが独立 して、細胞単球表面抗原の発現を調節することを示す。
表15:IL−10は、ヒト単球上での構成的並びにIL−13、IL−4およ びIFN−γに誘導されたMHCクラスII発現を阻害する。
インキュベーション I L 10 (200U/ml)対照4℃ 69° n d6m 培地37°C15046 m1L−1321273 hlL−1319781 1L−440794 IFN−734736 水簸された単球を、テフロンバッグ中のIL−10(200U/m+)不存在下 または存在下のm1L−13(50ng/ml) 、h IL−13(50ng /m1) 、I L−4(400U/ml)またはIFN−7(100U/ml )の培地において4℃または37℃で48時間インキュベートし、そしてHLA −DR/DPの発現を間接免疫蛍光法によって決定した。
9平均蛍光強度(チャンネル数) ′″0行なわれなかった 11、−13は、単球Fc7R細胞表面発現および細胞障害を阻害するIFN− 7、II、−4およびIL−10は、ヒト単球上のFC7RI (CD64)  、FcγRI I (CD32)およびFC7RI [I (CD16)の発現 を調節することができる。IFN−γおよびII、−1,0は、CD64の発現 を増加さセタカ、IL−4は、CD64、CD32お、J−びCD 16(1) 発現ラダランレギュレートする。これらのサイトカインの組合上を単球に対して 加えることにより、IL、−10は、全3種類のFcγRの細胞表面発現におい てII、−4に誘導されたダウンレギュレーションを防止することができたこと およびIFN−γが、CD64発現に対するII、−4のダウンレギュレーショ ン作用を部分的に回復したことが示された。TL−1,0は、IL、−13に誘 導されたCD64、CD32およびCD16のダウンレギュレーションを妨げた 。更に、IFN−γは、IL−13に誘導されたCD64ダウンレギユレーンヨ ンを部分的に救済することができたが、IL−13に誘導されたCD32および CD16のダウンレギュレーションには影響を与えなかった。
ヒト単球のADCC活性濃度は、FcγR1の発現に相関することが分かった。
単球上のFcγR1の活性機能に対するIL−13の作用は、抗りでオプソニン 作用されたヒトRh+赤血球を溶解するそれらの能力によって決定された。ヒお よびマウス両方のIL−13は、培地のみで培養された単球のADCC活性を阻 害することができた。もう一方において、ADCC活性は、IFN−γまたは■ L−10の存在下で単球を培養した場合に増加した。IFN−γおよびIL−1 0がFcγRI発現の阻害を部分的にまたは完全に逆転させたにもかかわらず、 IL−13は、IFN−γおよびIL−10のこれらの作用を有意に阻害した。
IL−13は、池の機序によっても、FcγRに媒介された細胞傷害に影響を与 えた。
ヒト単球によるサイトカインの生産に対する1−13の作用を決定するために、 単球をL P Sによって活性化し、そして培養物上澄み中の6時間後および2 4時間後のサイトカイン生産をサイ1−カイン特異的ELISAによって決定し た。
LPSによる単球の活性化は、IL−1α、IL−1β、I L−6、IL−8 、IL−10、GM−C3F、G−C3FSTNF−αおよびIL−IRAの生 産を引き起こした。有意の濃度のIL−1α、IL−1β、IL−6、IL−8 、TNF−αおよびIL−IRAは、活性化から6時間後に存在したが、IL− 10、G−C3FおよびGM−C3Fの生産は24時間目に検出された。活性化 から6時間後および24時間後に、IL−13、IL−4およびIL−10は、 IL−1α、IL−1β、l−6、IL−8、IL−10、TNF−α、G−C 3FおよびGM−C8Fの生産を阻害したが、II、−1,RAの生産を増加さ せた。
I L −1,3は、単球の形態学、表現型、機能およびサイトカイン生産に影 響を与えた。単球と+L−13とのインキュベーションは、プラスチック支持体 に対するこれらの細胞の強い付着性および樹状外観へと変更されたそれらの形態 学を誘導した。更に、細胞のホモ型凝集体が観察された。IL−13が、インテ グリン超系列のメンバーであるCD11b、、CD11c、CD1.8、VLA −5およびCD29の発現をアップレギュレートしたという知見は、CD11b /CD118およびCD11c/CD18ヘテロニ量体が、細胞−細胞相互作用 、ホモ型凝集、人工的支持体に対する付着性に関与し且つフィブリノーゲンを結 合することから、観察された凝集および形態学の変化と同等である。
更に、α5β1インテグリンVLA−5/CD29は、フィブロネクチンの受容 体であり、付着過程に関与する豊富な細胞外マトリックスタンパク質である。
IL−13は、付着または細胞−細胞相互作用に関与する他の分子、例えば、C DI 1.a、VLA−2、VLA−3、VLA−4、V L A −6、β3 、β4、■CAM−1、ICAM−2、LFA−3、MEL−14およびCD4 4の発現を変化させなかったが、IL−13に誘導された形態学および付着性の 変化に他の細胞表面構造が関与している可能性は残っている。
II、−13は、ヒト単球上のクラスIIMHC抗原の発現をアップレギュレー トシた。HLA−DR,HLA−DPおよびHL A −D Qの発現は、IL −13によって有意に増加した。IL−10は、ヒト単球上の構成的並びにII 、−4およびIFN−γに誘導されたクラスIIMHC発現を阻害した。したが って、II、−10は、II、−13に誘導されたクラスIIMHC発現を阻害 し、これは更に、IL−10の一般的な免疫抑制活性を支持する。
単球上のIgGおよびIgEのための種々のFc受容体の発現は、いくつかのサ イトカインによって影響された。CD64 (FcγR1)発現は、IFN−γ およびIL−10によってアップレギュレートされ且つIL−4によって阻害さ れた。更に、IFN−γおよびIL−10は、IL−4によって誘導されたCD 64のダウンレギュレーションを妨げることができた。ここで、1−13はCD 64の構成的発現を阻害したことおよびこの阻害はIt−10およびIFN−γ によっても妨げられたことが分かった。CD64の発現は、単球のADCC活性 と相関することが分かった。
TgDで被覆されたRh陽性赤血球に対する単球の自発的またはIL−10−若 しくはIFN−γに誘導されたFcγR媒介細胞障害は、rL−13によって強 く阻害されて、IL−13は、ヒト単球の表現型のみならず、機能にも影響を与 えたことが示された。IL−10は、IL−13に誘導されたCD64発現のダ ウンレギュレーションを妨げることができたが、ADCC活性は依然として阻害 された。このことは、ADCC活性が、CD64発現のちょうどそのレベル以外 の因子によって決定されるという見解を支持4−る。
IL−13は、FcγRrlおよびFcγRI i Iの発現にも影響を与えた 。
IL13は、CD32およびCr)i6の発現を用量依存様式でダウンレギュレ ートした。しかしながら、IFN−γではなく l L−1,0が、単球−Lの If−13に誘導されf:CD32およびCD16のダウンレVユ1.ノーノヨ ンを阻11−することができた。これらの結果は、Fc受容体発現レベルがサイ トカイ〉によって強く制御されたことを示した。
単球上のIgEのf二めの低親和性Fc受容体(CD23)を誘導することが知 られている唯一のす・イトカインはII、−4であった。し、かじながら、I  L−1,3も、単球十でCD23を発現させた。l L、−13に誘導されたC  D 23の発現は、IFN−γによって部分的に抑制されたことが実証された 。更に、IL−1:3は、PB〜ICによるIgEの生産を誘導することができ たことが分かった。更に、■L−13は、T細胞クローン、T細胞膜またはCD 40リガンドによって与えられた第二、/ゲナルが存在した場合に、111製5 1gM″B細胞中の生殖系ε転写およびIgE生産へのスイッチングを開始する ことができた。IgEの生産は、促進作用かまたは阻害作用を有する、可溶性C D23を含む多数のサイトカインによって調節される。ヒト単球によるCD23 の発現に対するIL−13およびIF’N−γの作用は、この概念の中に十分に 当てはまる。
■、1L−4アンタゴニストの活性; 相互作用IL−4および[L−13は、 活性化T細胞から分泌される2つのサイトカインであり、単球およびY3細胞に 対して同様の効果を有している。ヒトインターロイキン−4(IL4)の変異型 は、h I L−4およびヒトインターロイキン−13(IL−43)の両方に 対して競合的にアンタゴナイズする。IL−4および+t−13のアミノ酸配列 は、約30%相同であり、円偏光二色性分光(CD)は、いずれのタンパク質も 高度にα−へリソラス形の構造を有することを示しでいる。IL(3は、hlL −4応答性細胞株上で発現される機能的ヒトIL−4受容体(hlL−4Rと称 される)へのhll−4の結合を競合的に阻害するが、異種細胞において発現さ れるクローン化11.、−4 Rリガンド結合タンパク質への結合は阻害しない 。hlL−4は1−4Rリガンラド合タンパク質に対して機能的I L −4R に対するよりも約50倍低い親和性を有するが、変異h I L−4アンタゴニ ストタンパク質は両方のタイプの受容体に低い親和性で結合する。
上述の結果は、IL−4およびI L−13が、ノブナル伝達のために重要な受 容体成分を八aする、−とを実証する。さらに、これらのデータは、11.−4 Rが少なくとも2つの成分の複合体であり、そのうちの1つは細胞性ノブナル伝 達に必須の新規親和性変換づブユニットであることを立シ1する。
IL−13は、サイトカインと称される、活性化]゛細胞ら分泌される多くのタ ンパク質ホルモンの1つである。ヒ1〜IL−13は、ヒト単球の形態学的およ び細胞表面の表現型の変化イ引き出(1、ヒ+−B細胞の成長および免疫グロブ リン(Ig)産生を促進する。これらのすべての生物学的効果は、活性化T細胞 にコ゛り分泌される別のタンパク質ホルモンである)】ll−−4によってもま た引き出される3、 iI、−4の生物学的作用は、II、−4に高い特異性および親和性で結合する 細胞v面受容体により介在される。「解離定数またはKd〜H)”?Vi。h  a r ada et al、、 5pits et、al、(eds)、 I L−4:5tructure andFunction、 1992. CRC Press、 Boca Raton、 pp、33−54を参照のこと。]。
ヒトおよびマウスIL−4Rは、cDNAクローニングにより性状決定され、単 一の膜内外(t ransmembrane)スパンを有する130kDa糖タ ンパク質(以下、IL−4Rリガンラド合タンパク質と称する)であると定義さ れた。IL−4Rリガンラド合タンパク質の細胞外ドメインの配列は、他のサイ トカイン受容体タンパク質の細胞外ドメインと構造的に相同である。
これらの他のタンパク質の幾つかは、異例性(heteromeric)相互作 用、すなわち、1つのサブユニットがそれ自身で比較的低い親和性でリガンドに 結合し、他のサブユニット(1つまたは複数)が別の結合親和性に貢献しかつし ばしばシグナリングに重要であるような作用に関与する。しかし、IL−4Rリ ガンラド合タンパク質の細胞外ドメインは、単独で、種々のIL−4応答性細胞 上のIL−4Rを特徴づける高い親和性で[L−4に結合するように見える。
細胞内ドメインは結合には重要ではないが、シグナル伝達には重要である。
多くのサイトカイン受容体の間の構造的ホモロジーは、それらのりガント間の構 造的ホモロジーにより反映される。例えば、IL−4、インターロイキン−2( IL−2)、成長ホルモン、マクロファージコロニー刺激因子(M−C3F)、 および顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM−C3F)は、配列のレベ ルでは関係がないが、これらはすべて同様の4つの平行でないαヘリックスのコ ンパクト−コアーバンドル構造を有する。(Diederichs et al 。
5cience 254: 1779 (1991); Bazan、 5ci ence 57:410 (1992)+ McKay、 5cience 2 57: 412 (1992):Powers ei al、、 5cienc e 256 : 1673 (1992)を参照のこと)。マウスIL−2i: おいては、徹底的な変異分析により、第4のαヘリックスのC末端における残基 の置換(G1n141をAspに)が受容体活性化の欠失をもたらしたが、はと んどの受容体結合は残っていたことが発見された。この変異タンパク質は、IL −2の生物学的作用の強力かつ特異的な競合的アンタゴニストである。
11、−2とIL−4との構造的ホモローノーに基づいて、mIL−2のG1n 141と類似するであろうhll−−4の残基の重要性を調べた。これらの実験 においては、ヒト[[、−4(h目、−4)の第4のαヘリックスのC末端にお ける残基の置換(’ryr124をAspに)は、特異的にIL−4R活性化を 阻害し、このタンパク質をT L−4生物学的作用の競合的アンタゴニストにし た。Tyr124をAspに置換したhIL−4(hIL−4,Y124Dと称 する)ノコノ性質は、独立に記載されてきた。Kruse et al、、 E MBOJ。
11・3237 (1992)を参照のこと。この変異h I L−4アンタゴ ニストは、それまでに未知であった機能的IL−4Rの第2サブユニツトとの相 互作用が不完全である。さらに、hlL−4アンタゴニストは、多くのIL−1 3の生物学的作用を阻止する。
hIL−4の変異 m1L−2の変異の研究(Zurawski et al、、 EMBOJ。
9: 3899 (1990))、hlL−2およびhlL−4の共通の構造的 フレームワーク(Bazan、 5cience 257: 410 (199 2): McKay、 5cience 257: 412 (1992);P owers et al、、 5cience 256、1673 (1992 ))および機能的に重要な残基が進化的に保存されたという仮定に基づいて、h IL−4の残基E114、K117およびY124が、受容体活性化に特異的に 関与する可能性の最も高いものとして選択された。これらの位置における置換変 異には、pTacRBS大腸菌発現プラスミド(Zurawski etal、 、J、Immunol、137: 3354 (1986))に挿入された合成 的に再構築された11■L−4コード領域を用いた。C末端コード領域中の5a lIおよびHindI[[認識部位の間の配列に対応し、ランダム化置換のため に選択されたコドンにおいてはそれぞれのデオキシヌクレオチドを等モルI含む 2本鎖合成オリゴヌクレオチド(合成器および試薬、AppliedBiosy stems)を、5alIおよびHindmで切断したpTac−hI L−4 プラスミドに繋いだ。
トランスフォーメーンヨンにより組み換えプラスミドを回収し、5alI−Hi ndI[Iの間のDNA配列を決定した(シークエナーゼ2.0キット、USB iochemical Corp、)。部分精製した変異hIL−4タンパク質 を、m[L−2タンパク質について記載されているように(但し、再生緩衝液は 還元グルタチオンおよび酸化グルタチオンを含む)して調製し、TF−1細胞を 用いてアッセイした。Y124における置換がタンパク質を部分的アゴニストに したこと、およびY124D置換が細胞性活性化において最も著しい欠陥を有す ることが見いだされた。この研究の間に、同様の観察がKruse et al 。
、 止揚、によりなされ、彼らもまたhIL−4,Y124DおよびhlL−4 がbit−4Rに対して同様の親和性を有することを示した。
純粋なhlL−4,Y124Dの製造のために、pTrpcll−hlL−4大 腸菌発現プラスミドを、オリゴヌクレオチドCTCCAAGAACACAACT GAC;AAGGAAΔCCTT (コード領域の単一のpstr制限部位に隣 接に対応する下線部分の前にHindI[I認識部位が置かれている)を用いる PCR(Geneampキット、Perkin Elmer Cetus)に供 した。
PCR生成物およびpTrpcll−hlL−4プラスミドをPstlおよびH indI[[で切断し、ライゲー]・シ、pTrpcll−blL−4Y124 Dプラスミドを回収し、既に記載されている方法(Zurawski et a l、。
ESIBOJ、 8 : 2583 (1989))にしたがってトランスフオ ーメーノヨノおよび配列分析により確認した。hlL−13のこれらの位置での 対応する変化もまた、IL−13アンタゴニスト効果を有する。
タンパク質の精製 大8M菌由来hlL−4(van Kimmenade et al、、 Eu r、 J、 Biochem、 173; 109 (1988))、ヒトイン ターロイキン−4a (h[L−1a: Kronheim et al、、  Bit/Technology 4: 1078 (1986))およびm1L −13を上述のように精製した。hlL−4,”1’124Dは、pTrpcl l hIL−4,’1N24Dプラスミドを含み、50μg/mlのアンピンリ ンを含む12リツトルLブロス中で、G53回転振盪器(New Brunsw ickScientific)で20Qrpmで37℃において一夜増殖させた E、co l 1K12 (C021株)の細胞から調製した。細胞をRC−3 遠心分離器(ローターはすべて5orva l 1社製)で450Orpm、1 0m1n、4℃で遠心分離して集めた。ペレットを450m1のTE緩衝液(5 0mM Tris−HCI pH8,1mMEDTA)に20Orpm、15m 1nで振盪して再秒濁した。細胞を水冷したマイクロフルイダイザー・モデル1 10細胞破壊n (Microfluidics社製)に4回通して破壊した。
封入体をG5−30−ターで9000rpm、40分間、4℃で遠心分離するこ とにより集めた。次にペレットを450m1のTEに再懸濁し、TritonX −100を最終濃度0.5%で加えた。試料を室温に30分間維持し、次にGS Aローターで8.500rpm、10分間、4℃でペレットにした。封入体を6 0m1のPBS(120mM NaCl、2.7mM KCI、10mMNaP i pH7,4)中の5M−グアニジン−HCl、2mM還元グルタチオン、0 .2mM酸化グルタチオンに再懸濁し、残った不溶性物質を5S−340−ター で20.000rpm、30分間、4℃で遠心分離することにより除去した。
上澄みを、グアニジンHCIを含まない同一の緩衝液で10倍に希釈し、4℃に おいて一夜穏やかに撹拌して、再生および酸化を進行させた。次に、10kDa のサイズ除去接線流れ限外濾過力セントを備えたミリポア・ペリコン(Mill ip(+re Pe1licon)装置(Mi I I 1pore社製)を用 いて、濃縮および100m1の50mM 酢酸ナトリウムpH5,0への交換を 行った。
試料を同一の緩衝液中で陰イオン交換クロマトグラフィー(CMセファロース1 6/100カラム、Pharmacia社製)に供し、同一緩衝液中の0−0゜ 7M NaCl勾配により溶出した。hlL−4タンパク質を含む分画を集め、 逆相クロマトグラフィー(Poros R10/100カラム、Persept ive Biosystems社製)にかけ、01%トリフルオロ酢酸/水中の 0−50%アセトニトリルの勾配により溶出した。hlL−4を含む分画を凍結 乾燥し、50mM 酢酸ナトリウムp)I!5. 0に溶解し、鶏卵リリチウム (S i gma)を標準として、染色したS D S −、P A G Eの デンシトメトリー(Molecular dynamics)により定量した。
細胞増殖アッセイ 比色細胞増殖アッセイは、ウェルあたりao、ooo細胞、3日間のヒ1−TF −1細胞株を用いて、Mosmann、 J、 Immunol、Met、h。
ds 65・55 (1983)に記載されるようにして行った。細胞は、L− グルタミンおよび10%ウソ胎児血/fV(JRHBiosciences)、 0゜5mMβ−メルカプl−エタノール(Si gma)を含むRPMI培地中 でアッセイした。細胞は、1oM hGM−C3F(Schcring−Plo ugh)を含む上述の培地中で維持した。
PHA芽細胞(blast)は、末梢血単核細胞をO,1mg/mlのフィトヘ マグルチニン(Wellcome Diagnostics)を含み1%ヒトA B”を補充したYssel培地(Yssel et al、、 J、 Immu nol、Methods 72: 21.9 (1984))で1mlあたり1 06個で24ウエルのリングo(Linbro)プレーt(Flow Labo ratories)中で培養することにより調製し、6日間培養後に増殖アッセ イに用いた。5P−821は抗体特異性が未知であるCDJ+のクローン化T細 胞であり、これを上述(Spits et at、、 J、 Immuno11 28:95 (1982))に従って培養した。PHA芽細胞および5P−82 1細胞の両方の増殖応答をウェルあたり5X10’個の細胞で決定し、TF−1 細胞について記載したように、3日後に実施し比色的に現像(develope ) L細胞の調製、結合したりガントと遊離のりガントとの分離、コンピュータ 分析および定量の方法は、Zurawski et al、、 EMBOJ、  11 : 3905 (1992)に記載されている。表面hlL−4R−Sタ ンパク質(細胞内ドメインのほとんどを欠失したhlL−4Rリガンラド合タン パク質)を発現するBa/F3細胞を、TF−1細胞と同様に、但しhGM−C 3Fをマウスインターロイキン−3(IL−3,100Ll / m l )で 置き換え、5011g/mlの硫酸ゲンタマイ7:/(Slgma)および80 0μg/mlのネオマイノンG418 (Schering−Plough)を 加えて増殖させた。
大腸菌由来のhIL−4の125I−放射性標識および結合条件は、Harad a et al、、 J、 Biol、 Chem、 267+ 22752( 1992)に記載されているとおりである。
Uyi只膓二負性分代 hlL−4、hlLiαおよびm1L−13タンパク質の二次構造の性賀は、4 50WのキセノンランプおよびJ 700デ一タ分析ソフトウェア(Jasco )を備えたJ720分光光度計で調べた。試料を20mM NaPi、pH7に 対して透析レニ。試料のタンパク質濃度は、ラムダ(Lambda)6分光光度 計(Perkin−Elmer)によるUV吸収スキャンにより再決定した。2 80nmにおける最大吸収を用いて、既知の分子量および予期される残基の吸収 貢献に基づく理論的吸光定数を用いてタンパク質の量を計算した。試料を0.2 mm光路長のセル中で0.2mg/mlに希釈した。
近1.J V範囲における典型的なスキャンパラメータは、10mdeg感度、 0゜]、mmスmメス分解能、スキャン速度50nm/mi J時定数28にお ける連続波長スキャンである。信号対雑音比を高めるために、4つの累積/スキ ャンを平均した。リン酸緩衝液ブランクを走らせ、続(タンパク質スキャンから 差し引き、J700700デ一タフトを用いてスペクトルの雑音を減少させた。
変異hlL−4アンタゴニストの探索において、hlL−4のTyr124残基 におけるAsp置換が、受容体結合を有為に失うことな(受容体活性化を失った ことが注目された。これらの性質から予期されるように、hIL−4,Y124 4DはTF−1細胞における天然hl−4の作用の競合的アンタゴニストである 。T F−]は、GM−C8F、インターロイキン−3(IL−3)、インター ロイキン−6(IL−6)、IL−4およびヒトおよびマウスIL−13等の種 々のヒトタンパク質ホルモンに対して成長応答を示す、ヒト前骨髄性赤白血痰細 胞株である。これらの因子に対するTF−1細胞の最大応答は広く異なるが、I L−4および[L−13の最大生物学的応答は同様である。hiL−4,Y12 4Dは、TF−]のGM−C3F、IL−3またはI L−6に対する応答に対 して影響を及ぼさなかった。これに対し、hlL−4,Y124Dは、TF−1 細胞に対するrn I L −J−3およびhlL−13の作用の両方に対する 強力なアンタゴニスト・である。hlL−4,Y124Dは、ゴF−1細胞に対 するhIL−4、m1L−13およびhlL−13の活性に対して同等の効力を 有し、用量依存的に阻害する。
IL−13はTF−1細胞に対するh [T−−4の結合を競合的に阻害するh  IL−4,¥124Dは、hlL 4のIL 4RへのNaの競合的’Jfl 害を介(7てhlL−4をアンタゴニストするため、その11、−13に対する 作用についても同様の機構が仮定される。このようなll−13に対するhlL 、−4゜Y124Dの作用のモードは、IL−4RとIt、−]、3Rとの間の 共通性を暗示する。このことは、hlI−−4およびmIL−13がT F−1 細胞に対する】2♂1− h[1−一〜・4の結合を競合的にrIIき換える能 力を比較することによって試験された。hlL−4は、50%阻害に必要な濃度 (I C3o) 〜2 X ]、 0−12MでTF−1細胞への”I−hlL −4結合と完全に競合しt−0m1L−3もまた125I−hlL−4の結合と 競合した。しかし、hll−−−4と比較して、ml+−、−3は”5I−hI L−4結合を完全には置き換之ず(結合の約70%が置き換λらtlだ)、その IC5ol’l (2XIQ−’へ1)はより高かった、1」」、−二↓−:U 4」−片二」ド黙ダイ」今冬と任り−」1紳↓ケリIL−4Rとl−13Rとの 間の共通性についての」一つの可能な基礎は、これらが同一であるということで ある。このことは、hlL 4およびmIL〜、13が、マウスpro−B B a/F”3細胞において発現されるクローン化hl+、−4Rリガンラド合タン パク質の誘導体・\の125i−h I L−4の結合を競合的に置き換える能 力を比較することによって試験さねた。細胞1周あたり多数(−、・2000) の結合部位を細胞質ドメインのほとんどが欠失し、たhlL−4Rリガンラド合 タンパク貫の形て有するBa/F3111 ’!、−4R−3細胞を用いた。H arada et al、、 J、 Biol、 Chem、 267: 22 752 (1,992)を参照の二と9、hIL−41よr C3o= 2 x  I Q−”Mで125!、−hlL−4のBa/F3 hlL−4R−3細胞 への結合と完全に競合するが、n]I L−]、 3はより高い濃度(10−’ M)においても競合しなかった。
hIL−4応答性細胞のいくつかのタイプは11、−13に応答しないここで記 載するように、IL、−13の生物学的活性の初期の特徴付Iブは、IL−4に 対する細胞性応答とI L−13に対する細胞性応答との間に一致を示した。
フィトヘマグルチニン(PHA)により活性化されたヒト末梢血単核細胞(PB 〜?NC)および5P−1321等のある種のヒトT細胞クローン化細胞株は、 hlL −、4に応答して増殖する。−れらのh I Li応答性細胞のタイプ はいずれも、b目、−1,3に応答性して増殖しなかった。
hll、4.Y124DおよびhJL−4の結合特性Ba/F3 hlL−4R −3細胞へのhll−,4の結き(Kd=1.6X10−1°M)は、以前に高 親和性1l−4Rについて特徴づけられたもの(Kd=10−10M)と密接に 対応している。ヒトリンパ腫瘍Raji細胞は、hlL−4に対する高親和性結 合部位(Kd=lQ−1oM、Kruse et al、。
止揚を参照)を有し、hlL−、L Y124Dタンパク質はこれらの細胞に1 11 L−4と比較してたった3倍低い親和性で結合する。hIl、−4,Y1 24Dは35倍低い親和性でBa/F3 hlL−4R−3細胞において発現さ れるh I [、、、、−4結合部位に結合する。
TIと一1細胞は、Ba/F3 hlL−4R−8細胞へのhll−4の[高親 和性−1結合より約50倍高い明らかな親和性でhlL−4に結合しj二(+比 較は並行し、で行われ、同一・の条件および試薬を用いたのにもかかわらず、こ れらの2−〇の細胞のタイプは干衡結合研究により定義して同一の数の結合部位 およびh I L−4に対する親和性をもすると報告され−Cいるため、−のこ とは驚くべきことである。競合的置き換え結合研究によって見られたhIl、− 4の異なる結合親和性と比較し、で、hlL−4,Y124DはTF−3および Ba/F3 hlL−4R−3mFのいずれにも同等に結合した。他の実験にお いては、hlL−4,Y12・IDを標識ざねたりガントとして用い、同様の結 果を得た。
11、、、、−.4およびl I−−−13は構造的に相同であるT 1.、− 4 Rとl 1.、−1.3 Rとの共通性は、I L 、、−4とIL−13 の配列相関性の厳密な実験を促した。成熟ヒトおよびマウスIL−4および[L −13タンパク質の配列のみが実験されたが、IL−4の既知のジスルフィド結 合はIL−13においても保存されていた。I L−4とIL−13との間には 、低い(〜30%)けれども有意の配列相同性がある。h I L−4の既知の 構造的性質を考慮すると、この観察の重要性は増加した。hlL−4の疎水的構 造的コアに貢献する25残基のすべてが、IL−13において保存されているか または保存的疎水的置換を有していた。IL−4とIL−13との間の広範囲の 挿入/欠失の相違は、1つの例外を除いて、4つのαヘリックスまたは2つの短 いβストランドを繋ぐループに制限されていた。この例外は短くなったαヘリッ クスCであるが、構造的コアに貢献するすべてのαヘリックスC残基はIL−1 3において保存されていた。
マウスIL−13は、βストランドhlL−1αとは異なり、hlL−4等の高 度にαヘリックス性のタンパク質(Johnson、 Ann、 Rev。
B 1ophys、 Chem、 17 : 146 (1988)を参照)の CD吸収スペクトル特性を有していた。
2つのサイトカインにおける類似性のため、いずれかのサイトカインを他方に対 して同様の性質を有するように修飾することができる。したがって、受容体に対 するIL−4アンタゴニストの機構についての知見は、ll−13とその受容体 との調節に有用であろう。特に、本研究は、IL−13アンタゴニストに結び付 くと予期されるIL−13分子の位置を提供する。さらに、記載されるIL−5 4受容体を、そのIL−13アンタゴニスト活性を保持したまま修飾できること が予期される。このことは、そのアンタゴニスト機能を保持したままI L−4 アンタゴニストを短くすることが有用であることを示唆する。特に、サイトカイ ンの特定の領域が、修飾して所望の生物学的活性を達成するために有用であるこ とが示唆される。
IL−13およびIL−4受容体は機能的に関係があるhlL−4,Y124D アンタゴニストがhl−4およびIL−13の両方のTF−1細胞に及ぼす生物 学的作用を競合的に阻害するという観察は、IL−,4RとIL−13Rとの間 の関係を示す。m1L−13がTF−1細胞ヘノ+ 25l−hl−4の結合と 競合する能力は、I L −4RとIL−13Hの共通性を確認する。この関係 はまた、h[L−4およびIL−13により引き出されることが知られている同 様の生物学的応答から、およびおそらくはヒトおよびマウスの両方においてI  L−4遺伝子とII、−13遺伝子が密接に連結していることから予期されてき た。例えば、Morgan et al、、 NucleicAcids Re s、 20: 5173 (1992)ならびに本明細書に記載される他の実験 を参照のこと。上述の観察の直接的な説明は、IL−4とIL−13とが同一の 受容体を介して作用するということである。
しかし、い(つかのタイプの細胞は、IL−4に対して応答するがIL−13に 対しては応答しない。これは、IL−4RとLL−13Rとが異なるものである ことの一応の証拠である。これは、1−13がIL−4の弱い部分的アゴニスト であり、IL−4Rを有する細胞の1つのサブセットのみがIL−4Rに結合し たIL−13から発生する信号を効果的に増幅することができるという可能性を 除外していない。3本の証拠が、IL−4RおよびIL−13Rに関与する難問 を解決するのに役立った。
第1に、IL−13はhlL−4Rリガンラド合タンパク質のみを有する細胞へ のl2SI−hlL−4の結合とは競合しなかった。この結果は、h IL−4 Rリガンラド合タンパク質それ自身はIL−13Rではないことを示す。第2に 、2つのタイプのT細胞は、hIL−4に応答したが、hlL−13には応答し なかった。もしhIL−13がhIL−4Rを介して作用する部分的アンタゴニ ストであるならば、hlL−13はこれらの細胞に対するhlL−4の作用を競 合的にアンタゴナイズするはずである。このことは、試験した1つのh I L −4応答性T細胞系についてはあてはまらなかった。第3に、もしhIL−13 がhrL−4Rを介して作用する部分的アンタゴニストであるならば、hIL− 13はhlL−4Rを有するすべてのタイプの細胞に対するhlL−4の結合と 完全に競合することができるはずである。しかし、IL−13はTF−1細胞へ の1231−h I L−4の結合と部分的に競合するのみであった。
上述の3本の証拠から得られる結論は、IL−13はIL−4の部分的アンタゴ ニストではなく、IL−4Rおよび[L−13Rは異なるということである。
TF−1細胞においては、m1L−13はhlL−4の結合と競合し、hlL− 4、Y124DはIL−13の作用をアンタゴナイズした。これらのデータは、 [L−4RとIL−13Rとが機能的に重要な受容体成分を共通して有するとい うさらなる結論を強いる。
この結論は、IL−4Rリガンラド合タンパク質それ自身が、IL−4Rのすべ ての機能的特性を有しているという合意に反する。IL−4R複合体は、IL− 4Rリガンラド合タンパク質に関係するタンパク質を発見した研究により示唆さ れる。また、可溶性天然マウスIL−4Rリガンド結合タンパク質の動力学的研 究は、膜結合性機能的IL−4R/IL−4複合体が可溶性IL−4R/IL− 4より安定であることを示す。
受容体結合分析からの2つの結果は、TF−1細胞上のIL−4Rが複合体であ り、これまで考えられていたよりも高い親和性状態で存在しうろことを示す。
第1に、TF−1細胞上のhlL−4Rに対するhlL−4の明らかな親和性は 、Ba/F3 ■L−4R−3細胞上のクローン化hlL−4Rリガンド結合タ ンパク質よりも約50倍高かった。Ba/F3 [L−4R−S細胞上のhlL −4結合部位は、多くのタイプの細胞上に存在する典型的な「高親和性JIL− 4Rであった。hlL−4Rに対するhlI−−4の結合の解離定数の見積もり は、一般にいくぶんさまざまであるが、Kd−〜10”Mの5倍以内に入る。
実験が平行かつ独立してレプリカされ、同一の試薬および同様のIL−4R数を 有する細胞を用い、そして、異なる標識されたリガンドを用いて同様の結果を与 えたため、TF−1細胞上で検出される「高親和性JhlL−4結合は有為であ るはずである。第2に、これはB a / F 3細胞で発現されるIL−4R リガント結合タンパク質に対するわずかに少ない親和性で結合したが、hIL− 4,Y124Dは、hIL−4より約50倍小さい親和性でTF−1細胞上のI L−4Rに結合した。まとめると、この結果は、TF−1で検出される「高親和 性」hIL−・4結合を確認する内部制御を提供する。hlL−4Rリガンラド 合タンパク質c D N AがTF−1からクローニングされたため、異常なI L−4Rリガンラド合タンパク質が上述の結果を説明することはありそうもない 。
上述の観察を説明するモデルは、TF−1上の機能的IL−4Rが、I L−4 Rリガンラド合タンパク賃と、IL−4に対するIL−4Rリガンラド合タンパ ク質の親和性を増強する別の成分(1つまたは複数)との間の複合体である。こ の別の成分はまた、IL−4応答性細胞の1つのサブセットにのみ存在するIL −13リガンド結合タンパク質と会合してIL−13Rを形成する。さらに、h IL−4Tyr124とこの成分との相互作用は、生産的なシグナル伝達に必須 である。
ともかく、この生産的シグナル伝達を引き出すことができないhIL−4,Y1 24Dは、IL−4リガンド結合タンパク質とこの別の成分との間の関係を維持 している。このモデルにおいては、hlL−4,Y124Dは、IL−4結合部 位について競合することによりh[L−4の作用をアンタゴナイズするが、非生 産的hlL−4R/hlL−4,Y124D複合体を形成することによりIL− 13H複合体から別の成分を封鎖(sequestering)することにより IL−13の作用をアンタゴナイズする。
IL−4Rを正しく定義することの過去の失敗および新規モデルの試験の提案2 つの因子が、TF−1細胞上で検出されたIL−4Rr高親和性」状態を認識す ることについての過去の失敗に貢献していたであろう。第1に、hlL−4Ty r124残基の一体性は、現在ではこの「高親和性」結合に重要であることが知 られている(このことはまた、Aspで置換するとmIL−4の生物学的作用の 強力な競合的アンタゴニストとなる、対応するm1L−4のTyrl19残基に ついても当てはまる)。IL−4の放射性標識の標準的方法は、Tyr残基のヨ ード化を介する。hIL−4には2つのTyr残基しがなく、したがって、hl L−4の標識はおそら<Tyr124をヨードチロシンに転換する。
実際、Bo l t on−Hun t e r試薬により標識されたhIL− 4,Y124Dは、hlL−4より約3倍低い効率で結合する。hIL−4,Y 124ヨードTyrが、機能的IL−4Rに対する減少した親和性を有しており 、直接結合実験において二の試薬を用いて決定された親和性定数がIL−4に対 するIL−4Rの実際の親和性を低く見積もった可能性がある。このことは、標 識リガンドとしてhlL−4,Y]、24ヨードTyrを、「コールド」競合剤 として天然hIL−4を用いた実験においては問題ではない。IL−4Rの2つ の親和性状態の発見を陽してきた第2の因子は、2つの親和性の差が約50倍し かないことである。したがって、細胞が両方の状態のIL−4Rの混合物を有す る場合、または「低親和性」状態が優勢であった場合、従来の方法を用いて2つ の親和性を別々に認識することは不可能だろう。hlL−4,Y1241)のh lL−4Rサブユニツト特異的欠陥は、hlL−4Rの複雑さを解体する強力な 新規な試薬である。
1−4応答性細胞のタイプは目、−4L組成物でさまざまであるという見解が試 験されている。このモデルの他の直接的な試験は、結合分析、架橋の研究および クローニングによる、IL−13Rリガンド結合タンパク質の分子的な特徴付け を必要とするであろう。しかし、TL−13Rの直接的特徴付を可能にする試薬 はまだ開発されていない。ヒト白血球において検出されている非常に低い親和性 (Kd=3xlO−’M)(7)IL−4結合部位ハ、別の1L−4L成分の性 質IL−4RとI L−13Rとの間に共通の機能的に重要な受容体成分の分子 的性質は明確ではない。われわれのデータを説明する上述のモデルは、いくつか の機能的サイトカイン受容体の間で共有される必須(obl igatory) 成分である他の親和性調節タンパク質の存在に基づいている。そのような共有さ れる成分は、すべてがgp130を共有している[1.−6、オンコスタチン− M、白血病阻害因子および毛様体神経因子の受容体(Kishimoto et  al。
、 5cience 258: 593 (1992))、ならびにすべてがβ 、タンパク質を共有しているヒトIL−3、インターロイキン−5(IL−5) およびGM−C3F受容体IJiyajima et al、、 Trends  In Biochemical 5ciences 17: 378 (19 92))で発見されている。
、二の共有さオ]るβ、受容体勺ブユニットは、あるタイプの細胞に結合するl l−−3、IL−5およびGM−C3Fで観察された交差競合を説明する。TF −1細胞でアッセイしたとき、hlL−4,Y124DはhlL−6、マウス白 血病阻害因子、hlI、−3またはhGM−C3Fの生物学的活性をアンタゴナ イズせず、hlL−6およびhGM−C3FのいずれもhIL−4結合と競合し なかった。したがって、gp130またはβ9タンパク質は別のIL−4L成分 の候補およびIL−4RとI L−13Rとの間で共有される成分の候補のいず れでもありそうもない。
これらの共通の遺伝的位置/構造およびタンパク質構造の関係に基づいて、■L −4、I L −3、■■、−5およびGM−C3Fがタンパク質ファミリーを 形成し2ていることが提案されてきた。Boulay et at、、 J、  Bi。
]、 c11cm、 267 : 20525 (1992)を参照のこと。I L−4とIL−13との間の共通性に関する生物学的データは、IL−13もま たこのファミリーに属することを示す。しかし、入手可能なデータは、IL−4 /IL−13の受容体とIL−3/IL−5/GM−C3F受容体とが明らかに 機能的に異なることを支持する。例えば、hll−4,Y124DがTF−1に おけるIL−3またはGM−C3F応答に対して影響しないことが注目された。
また、TF−1細胞において、IL−3/GM−C3Fにより引き出された細胞 内チロノンリン酸化のパターンは、T L−4により引き出されたものとは異な る。
hlL−4,Y124DアンタゴニストがhlL−4およびhlL−1’3の生 物学的応答の両方に対して作用する能力は、hIL−4,Y124Dの治療的可 能性の再評価を起こさせるべきである。これらの結果は、可溶性IL−4Rリガ ンド結合ラドパク質または抗IL−4抗体とは異なり、hIL−4,Y124D がhlL−4の作用の特異的アンタゴニストではないことを示す。阻害的IL− ・1変異体は、IgE−介在疾患の治療における潜在的に有用な薬剤として示唆 されてきた。種々の疾病状態のhl−4,Y124D治療によるhlL−14お よびhlL−13の応答を両方ともアンタゴナイズするという可能性がある。I L−4とIL−13との開の構造的類似およびIL−4R(!:IL−13Rと の間の受容体サブユニット(1つまたは複数)の共有は、αヘリックスDの中の 特定の11、−13の残基が受容体ノグナリングに対して特異的に重要であるこ と、およびこわらの残基における置換がアンタゴニストであるIL−13変異体 をもたらすかもしれないことを示唆する。これらの結果はまた、そのようなIL −13アンタゴニストが、11.−13にも応答する細胞タイプのIL−4応答 性に対する効果的なアンタゴニストであろうということを予測する。
他のIL−13活性に対するアンタゴニスト的効果高度に精製したB細胞および 活性化T細胞クローンを400 U/m lのIL−4とともに培養すると、1 0μg/mlで用いたときのIL−4アンタゴニストによるIgE合成の阻害が 見られた。表16および17を参照のこと。アッセイは、IgE合成について」 二連したようにして行った。
表16 1L−4、IL−13およびII、−4変異タンパク質によるIgE合 成の誘導 IgE合成(ng/ml) 培地 〈0,2 I L −4(200U、’ml) 173 ± 451 L −13(200 11/ml) 110 ± 421−4アンタゴニスl−(Y、 124.1  mg/m1.) 1.3 ± 6七ツク対照 <0.2 表17 IL−4変異タンパク賀はP B h、i CによるIL−4誘導[g E合成を阻害する IgE合成(ng/ml) 培地 <0.2 I L −4(50U/ml) 265 ± ・19IL −=1 (501j /ml) +Y、124 (0,003mg/m1.) 108 * 601  L−4(5011/ml) +’l”、 124 (0,03mg/ml) 1 2 ± 51 L−4(50U/ml) +Y、 124 (0,3mg/ml ) 12 ± 3I L−4(5[IU/ml) +Y、 124 (3mg/ m]) 5 ± 2I L 4 (500/ml)→モノク対照 194 ±  46Y124等のIn、−4アンタゴニストはまた、ll−−4またはIL−1 3のいずれかの存在下で抗CD40モノクローナル抗体により刺激された精製ヒ トB細抱の増殖を効果的に阻害した。IL−13アンタゴニストは同様の効果を 有するであろう。したがって、IL−4およびIL−1,37ンタゴニストの投 与は、IgE合成の阻害のみならずIgE産生細胞の拡大を防止するための好ま しい方法を提供するであろう。
■ ヒトIL−13に対する抗体 標準的な方法により、大腸菌由来ヒトIL−13に対するラットポリクローナル 抗血清を調製した。例えば、1(arlow & Lane (1989)また はColigan (1991および追録)を参照のこと。これらのラットから の血清は、353−メチオニン標識された、rL−13を発現するCO37細胞 のに澄みを免疫沈降させるために有用であった。
標準的な方法により、hl−13に対するモノクローナル抗体を生産した。
ラットを大腸菌産生hlL−13で免疫した。CO8産生bll−−13または 大腸菌産生h[L−1,3で刺激したTF−1細胞について、4つの異なるモノ クローナル抗体の中和能力を試験した。TF−1細胞(5,000細胞/ウエル )を1100希釈CO8産生hlL−13または5μg/mlの大腸菌産生bI L。
−13、およびラット抗hlL−13モノクローナル抗体を含む上澄みの希釈と ともに72時間インキュベベートた。72時間後、アラマーブル−染色により細 胞の生存能力を決定した。
ト述の肺臓−ハイブリドー7融合からのいずれのモノクローナル抗体がCO8ま たは大腸菌により産生されたhlL−13に結合するかを決定するために、非直 接的E L I S Aを実施した。PVCマイクロタイタープレートを、PB S中の0.5μg/mlの大腸菌産生hlL−13または115希釈のCO8産 生)〕llI−1,3で、37°Cにおいて2時間コーティングした。標準的な ELISAプロI・コールを用いf、−、。いずれの場合にも、特異的結合が観 察された。
本発明の精神および1囲から離れることなく本発明の多くの変更および変形が可 能であることは当業者に自明であろう。本明細書に記載される特定の実施例は、 例示としてのみ示すものであり、本発明は、添付される特許請求の範囲の記載1 よってのみ制限される。
;に 配列表 (1)一般情報: (i)出願人・ (A)名称:シエリング・コーポレーション(SheringCorporat ion) (B)地区・ワン・ジラルダ・ファームズ(One GiraldaFarms ) (C)車名:マディラン (D)州名:ニュー・シャーシー (E)国名:米国 (F)郵便番号(ZIP):07940−1000(G)電話: 201−82 2−735(H)ファクシミリ: 201−822−7039(1)テレックス +2L9165 (i i)発明の名称:ヒトインターロイキン−13(iii)配列の数二6 (iv)コンピューター読取り形式: (A)中型:フロッピーディスク (B)コンピュータm:アップル・マツキントラシュ(AppleMacint osh) (C) 操作システム:マツキントラシュ6. 0. 58D)ソフトウェア・ マイクロソフト・ワード(MicrosoftWord)5.1a (V)現行出願資料: (A)出願番号: (B)出願日: (vi)先行出願資料: (A)出願番号+US 081012543(B)出願日:1993年2月1日 (vi)先行出願資料: (A)出願番号:US 081010977(B)出願日・1993年1月29 日 (vi)先行出願資料: (A)出願番号:US 07/933416(B)出願日・1992年8月21 日 (2)配列番号・1の情報: (i)配列の特徴: (A)長さ+1290塩基対 (B)種類・核酸 (C)鎖・2本 (D)トポロジー・直鎖状 (x i)配列種類:配列番号:1 π墓IχαXπ:コスC工πχロ丁1z刀C℃刀CCrCNにα工CTrτに5 6kit ALa Leu Leu G’ICMCATCACCCl’iG MCCAG MGαコα)l; CrC TGCAAT GGCAGCAE 200に℃7℃CAT GrCCGA GA CAce MAATCQNI; GrG Go: OiG ’!TT GTAM G 392(2)配列番号=2の情報。
(1)配列の特徴: (A)長さ:132アミノ酸 (B)種類二アミノ酸 (D)トポロジー二直鎖状 (i D分子種類:タンパク質 (xi)配列種類:配列番号:2 (2)配列番号、3の情報= (i)配列の特徴: (A)長さ:1212塩基対 (B)種類:核酸 (C)鎖:2本 (D)トポロジー:直鎖状 (xi)配列種類:配列番号:3 (2)翫ツリ番号:4の情報: (i)配列の特徴: (A)長さ=131アミノ酸 (B)種類・アミノ酸 補正書の翻訳文提出書 (特J’l法第184条の8)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.配列番号:2で定義されたアミノ酸配列を有するヒトIL−13。
  2. 2.薬学的に許容しうる担体および有効量の配列番号;2で定義されたアミノ酸 配列を有するヒトIL−13を含む薬剤組成物。
  3. 3.薬学的に許容しうる担体および有効量の配列番号;2で定義されたアミノ酸 配列を有するヒトIL−13を混合すること含む薬剤組成物の製造法。
  4. 4.配列番号;2で定義されたアミノ酸配列を有するヒトIL−13に対する抗 体、好ましくは単クローン性抗体。
  5. 5.薬学的に許容しうる担体および有効量のIL−13のアンタゴニストを含む 、IgEまたはIgG4への抗体インタイプスイッチングを阻害する薬剤組成物 。
  6. 6.薬学的に許容しうる担体および有効量のIL−13のアンタゴニストを混合 することを含む、IgEまたはIgG4への抗体インタイプスイッチングを阻害 する薬剤組成物の製造法。
  7. 7.IgEまたはIgG4への抗体インタイプスイッチングを阻害するためのI L−13のアンタゴニストの使用。
  8. 8.IgEまたはIgG4への抗体インタイブスイッチングを阻害する薬剤組成 物の製造のためのIL−13のアンタゴニストの使用。
  9. 9.アンタゴニストが、IL−13に対する抗体、好ましくは単クローン性抗体 である請求項5〜8のいずれか1項に記載の薬剤組成物、方法または使用。
  10. 10.抗体インタイプスイッチングの阻害が、減少した濃度のIgE抗体を生産 する請求項5〜9のいずれか1項に記載の薬剤組成物、方法または使用。
  11. 11.アンタゴニストがヒトIL−13のアンタゴニストである請求項5〜10 のいずれか1項に記載の薬剤組成物、方法または使用。
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