JPH08501558A - モルフォゲン誘発性肝再生 - Google Patents

モルフォゲン誘発性肝再生

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Abstract

(57)【要約】 哺乳類の肝機能を維持するための治療法、組成物及び装置を開示する。この中には、損失した又は傷害を受けた肝臓組織の再生法、肝臓組織及び臓器移植組織の生存可能性と生着を向上させる方法、及び組織損傷又は疾病により低下した肝機能を向上させる方法を含む肝機能不全を直す手段、を包含する。本発明の方法、組成物、及び装置ではすべて、処置すべき肝細胞に治療に有効な濃度のモルフォゲンが与えられる。また、哺乳類のタンパク質欠乏を直すための遺伝子治療又は医薬製造プロトコルに有用な方法及び組成物を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】モルフォゲン誘発性肝再生 発明の分野 本発明は肝治療法に関する。発明の背景 この発明は消失あるいは損傷した肝組織をin vivo再生するための方法および 組成物と、このような組織損傷の結果低下あるいは消失した肝機能を正常に維持 するための方法および組成物に関する。さらに、哺乳動物、特にヒトの1つある いはそれ以上の肝機能障害を直す又は修復する(correct)ための方法および組成 物に関する。 肝臓は体内で最も大きな内臓であり、大きい右葉と小さい左葉の2つの主要な 肝葉で構成されている。右葉はさらに尾状葉と方形葉に分けられる。肝臓は肝動 脈と門脈を有し、二重の血液供給を受けている。肝リンパ系は主に肝門のリンパ 節と腹腔動脈につながっている。 肝臓は、おおまかに挙げても、代謝、貯蔵、合成、異化、分泌など広範囲の機 能を有する。特に、グリコーゲン分解および糖新生により、また脂肪酸をトリグ リセリドとリポ蛋白に変換することにより、過剰な血中グルコースをグリコーゲ ンとして貯蔵すること、血中にグルコースを戻すことの両方の機能を有し、グル コースの恒常性を維持する主要な臓器である。またトリグリセリド、鉄、銅、脂 溶性ビタミンを貯蔵し、鉄、銅、ビタミンAと結合する多数のタンパク質を合成 する。 さらに、血漿コロイド浸透圧の主要源となるアルブミン、プロトロンビン、フ ィブリノーゲン、第VIII因子などの血液凝固因子、免疫応答に関与する補体その 他の急性反応物質など、免疫グロブリンを除く血清タンパク質の大半が肝臓で合 成される。肝臓は、ホルモン、血清タンパク質、その他の内因性タンパク質の異 化作用があり、また薬剤、工業的化学物質、環境汚染物質、各種の細菌代謝副産 物などの外来物質の解毒作用もある。さらに、肝臓はヘム異化産物の貯蔵所であ り小腸における脂肪吸収に必須の胆汁を分泌する。 このように、特定のタンパク質欠乏によるものであれ、また肝組織障害および /または消失によるものであれ、肝機能障害の影響は重篤であり、また広範囲に およぶことは、特に驚くにはあたらない。例えば慢性肝疾患によるアルブミン低 下は、浮腫および腹水を引き起こす。肝不全は必須血液凝固因子の産生低下を伴 い、重篤で致命的な出血が頻繁に発生する。また肝不全では神経障害が引き起こ されることがあり、肝性脳障害、腎不全、黄疸、肺合併症、ホルモンバランスの 不均衡に伴う疾患などを特徴とする。 他の大半の臓器とは異なり、肝臓は組織損傷や細胞死が生じても再生能力があ る。胎児における肝成長や出生後に肝臓が発達する以外は肝細胞が活発に増殖す ることはないが、通常は活動を停止している肝細胞が肝細胞死や肝組織の消失に 反応して分裂する。しかし、組織損傷が広範囲でかつ/あるいは慢性的である場 合は、組織損傷は永久的に残り、肝臓の生存能力および機能が低下する。永久的 な肝組織の損傷は、通常広範囲の壊死および/または線維化、傷跡(肝硬変)が 特徴的である。こ の他にも肝腫瘍や転移癌によっても非修復性の損傷が生じる。 肝細胞塊が減少したり肝細胞機能が低下すると肝不全となる。肝不全の病因と しては、代謝(例:ビリルビン異化作用の障害あるいは脂肪酸の貯蔵)、感染( 例:ウイルス性肝炎、肝schistomiasis、梅毒、回虫症)、毒性(エタノール、 アンモニア、フェノール、他の環境毒物、脂肪酸、薬物、および/またはこれら の代謝物質)、自己免疫、虚血あるいは栄養障害(例:アルコール性肝疾患)が 挙げられる。 その他の肝不全の原因として悪性腫瘍がある。腫瘍は肝組織細胞由来の場合も あるし(肝細胞癌、血管肉腫など)、遠隔組織由来の転移性癌の場合もある。実 際には悪性腫瘍として一般的なのは転移性癌であり、特に消化管、乳房、肺の癌 から転移したものが多い。 肝機能障害の原因としてはこの他にも、遺伝性欠乏症(いわゆる「生まれつき の代謝性疾患」)によるか、あるいは薬物、感染源の副産物などによる肝性タン パク質欠乏が挙げられる。例えば血友病は第VIII因子産生低下を伴うと考えられ 、銅代謝疾患であるウイルソン病は肝によるセルロプラスミン産生欠乏を伴い、 アルブミン産生変化によりビリルビン代謝が障害され、通常は肝臓で産生される α1−アンチトリプシンの欠乏により致命的な新生児肝炎が発生する。 現在まで、肝不全や、慢性および急性肝炎、先天性胆道閉鎖症、特発性肝硬変 、初代胆汁性肝硬変、硬化性胆管炎、生得的な代謝性疾患あるいは悪性腫瘍など の肝疾患による肝不全の危険性のある患者に対する唯一の根治的治療法は、肝移 植でる。 また、生得的な代謝性疾患による肝機能障害を直す治療とし ても肝移植が唯一の根治的なものである。肝移植を治療に用いる際の問題として は、ドナーの不足、特に小児肝の不足、移植手術の技術的な複雑さ、拒絶反応な どの術後合併症、生涯にわたっての臓器の生存維持の困難さが挙げられる。 肝全移植あるいは部分移植に付随する出血、困難な麻酔管理、合併症などを回 避するためにこれらの手術に代わるものとして、失われた肝機能の回復に必要な 肝実質部のみの選択的細胞移植が提案されている(P.S.Russell 、 Ann.Surg. 201 (3)、 255-262(1985))。このように必要な肝機能を有する細胞のみを移植するこ とにより、被移植患者の白血球、抗原提示細胞、その他拒絶反応を進行させる細 胞の問題を減少させることができる。細胞培養による細胞数を増大させることが できるため、理論的にはその生体自身の自己移植が可能である。さらに、移植可 能な細胞は肝タンパク質欠乏症の遺伝子治療の一部として、および/またはin vivo 薬物搬送担体として用いることもできる。W088/03785(1988年6月2日公開 )およびW090/12640(1990年11月1日公開)には、肝細胞をマトリックスに接着 させ、このマトリックスを、腸間膜の襞あるいはオデンタム(odentum)など適切 な栄養あるいはガス交換を細胞に供給することの可能なin vivo部位に移植する 方法が開示されている。現在のプロトコールには様々な限定条件がある。通常はin vivo 生成組織の細胞増殖を剌激するために部分的な肝切除が必要である。ま た細胞移植にはかなりの細胞消失を伴うことが多く、移植用の種細胞群が必要で あり、そのためには長期間のin vitroインキュベーションが要求される。移植 される細胞マトリックスはin vivo生着が遅れるために、マトリックスの骨格構 造にもかなり の程度の制限が加わる。最後に、被移植者の免疫応答機序により移植された細胞 マトリックス構造が破壊される危険性もある。 本発明の目的は、肝臓や肝組織の移植を必要とせずに現存する肝臓の消失ある いは障害組織をin vivo再生するための方法および組成物を提供することである 。また、肝組織が障害された後あるいはそのような障害が予想される場合に、正 常な肝機能を維持するための方法を提供することである。さらに、肝組織の損傷 あるいは肝疾患による低下した肝機能レベルを向上させるための方法を提供する ことも本発明の目的である。また、哺乳動物における肝機能障害を補正するため の方法および組成物を提供することも本発明の目的である。そして、哺乳動物の タンパク質欠乏症を補正するために有効な遺伝子治療プロトコールおよび組成物 を提供することも、本発明の目的である。最後に、移植肝組織の生着を促進する ことも本発明の目的である。これらの本発明の目的および特徴は、発明の説明、 図面、および添付請求の範囲により明確である。発明の概要 本発明は哺乳動物の肝機能を維持するための方法および組成物を提供する。本 発明は、例えば生得的な代謝疾患により発生する哺乳動物の1つあるいはそれ以 上の肝機能障害を補正するための方法と、消失あるいは傷害された哺乳動物の肝 組織を再生するための方法(肝組織を傷害から保護するための方法も含む)を提 供する。また本発明は、移植される肝組織あるいは肝臓の生存能力を向上させる ための方法と、移植組織の生着を促 進するための方法を提供する。本発明の方法および組成物には、哺乳動物におい て、肝細胞傷害時、肝細胞傷害が予想される場合、あるいは肝機能不全と診断さ れた後に、治療有効濃度のモルフォゲンタンパク質(本明細書では「モルフォゲ ン」と言う)を、in vivoにおける肝機能を十分に維持あるいは回復しうる時期 および濃度で肝細胞に供給する方法が含まれる。 本発明の1つの態様は、上記のように、肝細胞傷害時、肝細胞傷害が予想され る場合、あるいは肝機能不全と診断された後に、治療有効濃度のモルフォゲンタ ンパク質(本明細書では「モルフォゲン」と言う)を、in vivoにおける肝機能 を十分に維持あるいは回復しうる、および/または傷害の進行を阻止する時期お よび濃度で、哺乳動物の肝細胞に投与するための組成物および治療法である。本 明細書におけるモルフォゲンは、組織の傷害あるいは疾患により低下しうる肝機 能レベルを向上させることもできる。 また本発明の別の態様としては、肝細胞傷害時、肝細胞傷害が予想される場合 、あるいは肝機能不全と診断された後に、哺乳動物に、その哺乳動物体内の治療 有効濃度の内因性モルフォゲンをin vivoで剌激し、低下した肝機能レベルを十 分に向上させ、および/または正常に維持し、および/または消失した肝機能を 十分に回復させる(傷害あるいは消失した肝組織を再生しおよび/または傷害の 進行を阻止することを含む)物質を投与するための組成物および治療法が挙げら れる。このような組成物はモルフォゲン剌激剤と言い、哺乳動物に投与されると 組織の細胞あるいは臓器に作用し、通常はモルフォゲンを産生しおよび/あるい はモルフォゲンを分泌することができ、内因 性モルフォゲンのレベルを変化させると考えられている。この物質は、例えば内 因性モルフォゲンの発現および/または分泌を剌激することにより作用している と考えられる。 ここで言う方法および組成物は特に肝臓の治療に関連するものであるが、当該 分野の専門家が考えるように、膵臓、肺、腎臓、心臓など(ただし、これらに限 定されるべきではない)の他の臓器にも、過度な適用とならない限りは適用でき る。従って、本発明による方法および組成物は、例えば、肺気腫による肺組織傷 害、腎臓あるいは膵臓組織の硬変、心筋症および/またはアテローム性血栓性あ るいは心筋塞栓性心臓発作による心臓あるいは血管組織の傷害、潰瘍性穿孔ある いはその修復による胃組織傷害、身体傷害による神経組織傷害、アルツハイマー 病、多発性硬化症、脳溢血などの変性疾患、疾患や機械的傷害による歯および/ あるいは歯周組織の傷害により傷害をうけたあるいは消失した組織の修復、再生 、移植、および/または機能レベルの向上に用いることができる。さらに本発明 による方法および組成物は、手術や他の治療処置で発生しうる回避不可能なある いは故意に誘導される傷害などの予想される傷害から、これらの組織を保護する ために用いることもできる。ここに示した組織を再生するという特性だけではな く、膵臓組織、腎組織、肺組織に、遺伝子治療および薬剤搬送プロトコール(本 明細書で述べる)を特に有利に用いることもできる。 本明細書で具体化されているように、「正常な肝機能を維持する」というのは 、肝細胞傷害あるいは生得的な代謝疾患により消失した肝機能を修復あるいは回 復させ、しかも肝細胞傷害より肝組織を保護するための方法を意味する。「肝機 能低下」 レベルとは、組織傷害あるいは疾患により肝機能が消失あるいは低下したことを 言う。本明細書で述べる移植肝組織あるいは臓器の「生存能力を向上させる」と いうのは、移植に伴う組織壊死および/または線維化(特に免疫応答媒介性組織 壊死および/または線維化)による肝組織あるいは臓器の機能の低下および/ま たは不全より肝組織を保護することを言う。「軽減」というのは、特に免疫応答 媒介性組織破壊による望ましくない組織の減少および/または破壊から組織を保 護することを言う。「移植された」生存組織には、組織移植片と、移植用単離前 駆あるいは幹細胞のような(例えば単独であるいは一時的な搬送体と共に移植さ れる)細胞移植片の両方が含まれる。組織は自己組織あるいは同種組織および/ または合成組織(例えば肝細胞を人工マトリックス存在下で培養することにより 作成する)であってもよい。「形態形成許容環境」とは、組織のモルフォゲン形 成又は形態形成を許容する環境を意味すると考えられる。最後に、「症状軽減コ ファクター」というのは、本発明の治療薬と一緒に投与され肝組織および/また は肝機能消失に伴う1つあるいはそれ以上の典型的な症状を軽減する1つあるい はそれ以上の薬剤を言う。コファクターの例としては、坑生物質、防腐剤、非ス テロイド系抗炎症剤などが挙げられる。 本発明による方法および組成物は、特に傷害組織が正常組織あるいは臓器の機 能を妨害している場合に哺乳動物の疾患のある又は傷害を受けた又は消失した肝 組織の代替に有効である。肝組織が消失した場合、残りの肝細胞は補償的細胞分 裂のみが可能であり、これによって肝臓をもとの大きさに回復させる。肝葉の一 部が切除される部分的肝切除術についての広範囲の研 究で示されているように、この補償的成長には真の形態形成は含まれず、消失し た組織自体が再生することはない。むしろもともとの肝葉は単に組織増大するこ とにより消失した肝塊を補償する。これに対して、毒性誘導性組織傷害に関する 最近の研究によると、組織の修復には形態形成が関与しており、特に前駆細胞の 浸潤および増殖があるとされている。下記の実施例3および4で記載されている ように、内因性モルフォゲン発現が促進されているのは部分的肝切除後ではなく 、毒性誘導性肝組織傷害後である。 本発明のタンパク質が肝組織部位に供給されたりその発現が剌激されると、組 織形態形成のカスケード反応が誘発され、肝前駆細胞の移動、増殖、分化が剌激 され、生存肝組織が再生し、必要な血管新生も同時に誘導される(下記参照)。 従ってある具体例では、本発明による方法および組成物を用いて、消失しあるい は実質的に修復不能の傷害された肝組織を再生することができる。モルフォゲン は、例えば生体親和性を有する注射可能な溶液懸濁液として注射するか、モルフ ォゲン含有溶液を組織に塗布あるいは噴霧するなどの局所的な投与により、再生 しようとする組織部位に直接供給することが望ましい。また壊死あるいは硬変組 織はあらかじめ手術により取り除いておくことが望ましい。別の方法としては、 腹膜腔に浸透圧ポンプを埋め込むことによりモルフォゲンを局所的に供給するこ ともできる。少なくとも1つのモルフォゲン(OP-1)が肝形成時肝組織により発現 されることがわかっている。従って、別の方法としてあるいは付加的方法として 、内因性モルフォゲンの発現および/または分泌を剌激する作用を有する薬剤を 投与することもできる。 さらに別の方法としては、肝前駆細胞をモルフォゲンあるいはモルフォゲン剌激 性薬剤にex vivo暴露することにより剌激し、剌激された細胞が増殖および分化 したところでこれを肝組織部位に供給することもできる。モルフォゲンあるいは モルフォゲン剌激薬剤は細胞と共に移植することもできる。さらに別の方法とし て、例えば浸透圧ポンプにより適切な局所的モルフォゲン濃度を維持することも できる。これらの方法では現存する組織が必要なマトリックス用件を満たし、形 態形成許容環境において増殖分化する細胞の適切な基質となり、また成長組織の 組織特異性を指示するのに必要なシグナルをも供給している。 モルフォゲン(あるいはこのモルフォゲンにより剌激される前駆細胞)が組織 特異的部位に供給されると(例えば全身的注射、あるいは組織特異的部位におけ る移植や注射、またはモルフォゲンin vivo発現を剌激し得る薬剤の投与により )、この部位の現存組織(罹患しているか傷害されているかに関わらず)が適切 なマトリックスとして作用する能力を有する。別の方法としては、傷害組織の傷 害範囲が大きい場合に必要とされるように、調整マトリックスを剌激された前駆 細胞あるいはモルフォゲンと共に外部より投与することもできる。マトリックス は移入された前駆細胞が流入、分化、増殖でき、形態形成許容環境を提供できる ような大きさの生体親和性のある適切に変化させた無細胞性マトリックスでなけ ればならない(下記参照)。 現在望ましいとされてるマトリックスは生分解性をも有するものである。モル フォゲンおよび/または前駆細胞が移植されても現存肝組織が必要なマトリック ス成分を提供するには不十分である場合には、調整マトリックスが組織特異的で あること が望ましい。 調整マトリックスは例えば組織を溶媒で処理し非構造成分を十分に除去するこ とにより調整した線維塊あるいは臓器特異的脱水組織から作成することができる 。別の方法としては、コラーゲン、ラミニン、および/またはヒアルロン酸(こ れらは適切な組織特異的細胞接着因子とも関連する)なとの生体親和性の好まし くはin vivo生分解性の構造担体物質を用いて合成する。他の生体親和性in vivo 生分解性物質としては、ポリ酪酸、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ無水物、 および/またはこれらのコポリマーなどの合成高分子物質が挙げられる。現在望 ましいとされる構成物質にはコラーゲンも含まれる。現在望ましいとされる細胞 接着因子にはグリコサミノグリカンおよびプロテオグリカンが含まれる。マトリ ックスはさらに表面上の穴および/または微小な凹みの数を増大させる1つある いはそれ以上の薬剤で処置し、哺乳動物からの移動前駆細胞の流入、増殖、分化 を向上させることもできる。 多数の例で、肝組織機能の消失が、初期のあるいは繰り返し起こる組織傷害に 対する反応の結果生じる線維化あるいは傷跡組織形成により発生することがわか っている。傷跡組織形成の程度は、一般的に傷害組織の再生能力および傷害の程 度と種類による。肝臓では、繰り返し起こる組織に傷害により肝硬変が進行して 線維性隔膜により正常な肝構造が破壊され、血管組織が破壊され、潅流不足とな り、肝機能が障害され、チェックされないままだと肝不全となる。従って本発明 による方法および組成物により、モルフォゲンあるいはモルフォゲンで剌激され た細胞を新たに傷害をうけた組織部位に供給することにより、 肝組織における傷害組織の形成を回避および/または実質的に阻止することがで きる(下記参照)。 また本発明によるモルフォゲンにより、哺乳動物の肝前駆細胞あるいは幹細胞 群を増大あるいは再生することもできる。例えば、個々人の骨髄より前駆細胞を 単離し、細胞増殖を誘導するのに十分な時間およびモルフォゲン濃度でex vivo に剌激し、骨髄に戻すこともできる。他の適切な前駆細胞源としては、培養細胞 系より得られた生体親和性細胞が挙げられ、この細胞を培養中剌激してから生体 に供給してもよい。さらに別の方法としては、モルフォゲンを全身的投与、移植 、注射その他により投与し、個々人の前駆細胞群に供給し、in vivo有糸分裂活 性を誘導することもできる。例えば所望の前駆細胞群においてモルフォゲン発現 を剌激しうる薬剤を、例えば全身的にin vivo細胞に投与して有糸分裂活性を誘 発することもできる。 あるいは別の方法として、分化細胞の成長および維持にモルフォゲンを用い、 現存する分化細胞がその表現型を継続的に発現できるようにすることもできる。 この活性は、肝機能の消失か老衰により細胞が代謝活動を停止した場合の肝疾患 治療に有効であることが予想される。モルフォゲンを直接治療細胞に投与するか 、あるいは全身性注射により投与することにより、これらの細胞がその表現型を 継続的に発現できるようにし、機能障害の影響を実質的に逆転させることもでき る。さらには、モルフォゲンin vivo発現を剌激しうる薬剤を投与することもで きる。また、本発明によるモルフォゲンを遺伝子治療プロトコールに用いて活動 停止細胞の成長を剌激し、これらの細胞が外因性DNAを取り込めるようにする こともできる。 本発明による方法は、モルフォゲン処置細胞が非形質転換細胞に特徴的な形態 をとるように誘導され、形質転換細胞、特に実質細胞由来の形質転換細胞を再分 化するのに有効である。国際特許出願US92/01968(WO92/15323)および[CRPO70PC] に記載されているように、これまでにモルフォゲンは、形質転換胚細胞および神 経細胞由来の細胞を再分化させ非形質転換細胞に特徴的な形態をとるように誘導 させることが認められている。モルフォゲン処置は、細胞円形化、細胞集積(細 胞塊形成)、細胞接着(adhesion)、CAM産生を誘発することが望ましい。この 方法は肝組織における肝細胞腫瘍形成および/または増殖を実質的に阻害あるい は低下させると予測される。本発明による方法は、肝細胞癌、胆管癌、肝芽腫、 血管肉腫などの肝組織由来の癌腫および肉腫の影響を実質的に減少させるのに有 効であると予測される。また、この方法は転位組織による腫瘍性病変の阻止にも 有用であると考えられる。転移癌は血液あるいはリンパ節を通して肝臓に到達す るので、肝腫瘍の最も普通のものの1つである。転移癌は、例えば正常な肝組織 構造をゆがめ、血流を遮断あるいは阻止し、および/または生体の免疫応答を剌 激して肝機能を障害する。 本発明によるモルフォゲンは、肝細胞保護効果により、肝組織の初期傷害に対 する生体の免疫/炎症反応に伴う組織の障害を軽減するのに有効である。国際特 許出願US92/07358(WO93/04692)に詳細に記載されているように、このような反応 は、例えば自己免疫障害、腫瘍性病変、感染、化学的あるいは物理的外傷、疾患 により、または虚血や低酸素症による肝細胞への血流の部分的あるいは完全遮断 、あるいは他の肝や肝周囲組織への 外傷により発生する肝組織への急性あるいは慢性外傷後に起こる。例として門脈 圧穴進症があり、これは門脈への血流低下により起こり組織壊死および硬変を特 徴とする重要な肝疾患である。治療しようとする細胞へ直接にモルフォゲンを供 給することにより、あるいは例えば静脈投与や間接的な経口投与によりモルフォ ゲンを全身的に供給することにより、肝組織障害への免疫的反応を軽減および/ または阻止することができる。別の方法として、モルフォゲンのin vivo発現お よび/または分泌を剌激しうる薬剤を、望ましくは傷害部位に投与することもで きる。手術や他の積極的な治療処置により傷害が回避できないか故意に誘発され る場合には、モルフォゲンあるいは薬剤を傷害が誘発される前に投与して障害を うける肝組織に細胞保護効果を与えることもできる。 同様に、移植する肝組織あるいは臓器は、移植後の被移植者の炎症性反応に伴 う組織破壊を受ける。最近、臓器が移植された後の初期破壊反応は大部分移植臓 器に対する潅流障害が原因であると考えられている。 従って、肝臓あるいは肝組織の移植が成功するかどうかは、臓器摘出時、摘出 臓器貯蔵時、移植時の組織活性(すなわち組織あるいは臓器の生存能力)が保持 できるかどうかにかかっているところが大きい。現在までに、肺、膵臓、心臓、 肝臓などの臓器の保存は、臓器移植の成功において重大な障害となっている。米 国特許第4,952,409号明細書では、潅流障害を阻止するためのスーパーオキシド デイスムターゼ含有リポソームが開示されている。米国特許第5,002,965号明細 書では、潅流障害を阻止するために血小板活性化因子拮抗剤として知られるギン コライド(ginkolides)を使用することが開示されている。いずれもフリ−酸素ラ ジカルの遊離を阻害し、および/またはその傷害効果を阻止することが主要な作 用であるとされている。また移植に対する拒絶反応を阻止するために免疫抑制剤 を用いることについては、多数の特許が登録されている。代表的な特許は、米国 特許第5,104,858号、第5,008,246号、第5,068,323号である。多くの免疫抑制剤 が、治療指数が低いこと、また高用量が必要であるために重大な副作用が発生す るという問題をかかえている。 従って、部分的あるいは全体的な臓器移植が望まれる場合、移植組織にモルフ ォゲンを投与して、組織の生存能力を向上させ、免疫応答媒介性組織破壊に伴う 組織傷害を軽減させ、および/またはこのような傷害の危険がある組織に細胞保 護効果を与えることができる。移植組織の例としては同種、自己、および/また は合成(すなわち、培養細胞を人工マトリックスに接着させる)のいずれでもよ い。肝組織移植片、肝臓全体、あるいは部分的肝臓が挙げられる。移植組織(す なわち、肝臓、肺、腎臓、膵臓、心臓など)が臓器提供者より取り出される場合 は、組織の摘出前にあるいは摘出と同時に、即ち予防的に、モルフォゲンを供給 することが、組織に細胞保護効果を与えるために望ましい。 また、本発明によるモルフォゲンを遺伝子治療プロトコールおよび/あるいは 薬剤搬送プロトコールの一部として用い、例えば遺伝子疾患や他のタンパク質産 生組織への障害から起きる哺乳動物のタンパク質欠乏症を直すこともできる。特 に、本発明による方法および組成物は、哺乳動物に供給することによりin vivo タンパク質産生メカニズムを提供し、哺乳動物におけるタンパク質欠乏 を補うことができると考えられる。このようなタンパク質の例としては、通常は 肝組織により発現および/または分泌され肝関連機能の役割を果たすタンパク質 、通常は肝臓により発現および分泌され生体の別の部位で機能するタンパク質、 また通常は肝組織によっては発現されないタンパク質が挙げられる。in vivoタ ンパク質欠乏を克服するのに必要な1つあるいはそれ以上のタンパク質を発現す るのに適切な細胞を剌激してex vivo増殖させ、in vivo肝特異的組織部位にお ける形態形成許容部位に移植することもできる。この有効細胞は移植前に骨格様 構造に接着させることもできる。また別の方法として、この有効細胞を合成ある いは調整マトリックスに接着させ、モルフォゲンと共に腸間膜の襞のなかなどのin vivo 肝外部位、あるいは必要な栄養およびガス交換を細胞に供給することの 可能な他の関連する血管組織部位に移植することもできる。有効な肝外部位の詳 細な説明は、例えばWO90/12604(Vacantiらに1990年11月1日に登録される)(こ の特許は参照文献として引用した)に記載されている。初代肝細胞にモルフォゲ ンを作用させることによりその増殖を剌激し(下記参照)、移植時の細胞生存能 力を向上させ、組織成長を促進し、マトリックスを構成するのに必要な元来の細 胞群を減少させることができる。さらに、モルフォゲン移植により増殖を剌激す るための部分的肝切除の必要がなくなり、この肝切除に典型的に伴う炎症/免疫 反応を阻止することにより細胞生存能力を向上させることができ、さらにこの肝 切除で典型的に見られる重大な肝細胞消失も回避することができる。 タンパク質欠乏を克服するのに有効な細胞としては、好ましくはその個体に血 清型が適合し補おうとしている1つあるいはそれ以上のタンパク質を発現する能 力を有する、同種初代肝細胞と、補おうとするタンパク質を発現するのに必要な 遺伝子物質で形質転換された自己細胞が挙げられる。例えば、初代肝細胞を生検 により患者から取り出し、標準的な組み換えDNA技術により形質転換させ、増 殖させ、マトリックスに接着させ、モルフォゲンと共に再度移植することができ る。この肝細胞の有糸分裂活性(および核酸の取り込み)を促進するために形質 転換および増殖時には細胞にモルフォゲンを作用させることが望ましい。モルフ ォゲンをマトリックス表面に吸収させ、細胞を接着させ、複合体を単体(細胞− マトリックス構造)として移植することが現在の望ましい態様である。 本発明による治療法においては、「モルフォゲン投与」とは、モルフォゲンを 単独であるいは他の分子と組み合わせて投与することを意味する。例えば、モル フォゲンの成熟体を、その前駆体である「プロ」ドメイン(成熟モルフォゲンの 可溶性を促進することがわかっている)と共に供給することもできる。また、モ ルフォゲンのプロ体(すなわち、たとえば下記の配列番号16で定義されているO P−1の残基30-431)を用いることもできる。モルフォゲンの可溶性を促進する ことがわかっている他の有効な分子としては、カゼイン、その他の乳成分、各種 血清タンパク質が挙げられる。また、モルフォゲンあるいはモルフォゲン剌激性 物質と関連する分子としては、モルフォゲンあるいはモルフォゲン剌激性物質を 肝組織に方向づけすることのできる組織標的分子が挙げられる。本発明による治 療プロトコ ールに有効であると考えられる組織標的分子としては、抗体、神経組織細胞上の 表面分子に特異的に相互作用する抗体断片、あるいは他の結合タンパク質が挙げ られる。さらに別の組織標的分子としては、モルフォゲン前駆体「プロ」ドメイ ンの一部あるいはすべてが挙げられる。 組織標的分子あるいは可溶性促進分子は、標準的な化学的手法(例えば骨形成 部位の酸性環境で優先的に切断されると考えられる酸に対して不安定な結合など )を用いてモルフォゲンに共有結合させてもよい。 モルフォゲンおよびモルフォゲン剌激性物質は、傷害肝組織を治療するのに有 効であることが知られる他の分子(「コファクター」)、特に肝組織傷害および /または消失に通常伴う症状を軽減することのできるコファクターと共に肝組織 に供給することができる。このようなコファクターの例としては、防腐剤、坑生 物質、テトラサイクリン、アミノグリコシド、マクロリド、ペニシリンおよびセ ファロスポリンおよび他の非ステロイド系抗炎症剤が挙げられる。 本発明によるモルフォゲンとしては、OP−1、OP−2、CBMP2タンパ ク質のような元来は骨形成タンパク質として同定されたタンパク質、DPP(キ イロショウジョウバエ由来)、Vgl(ツメガエル由来)、Vgr−1(マウス 由来、米国特許第5,011,691号(Oppermannら)参照)、GDF−1(マウス由来 、Lee(1991)PNAS88:4250-4254参照)などのアミノ酸配列関連タンパク質(すべ て表IIおよび配列番号5-14に示されている)、最近同定された60Aタンパク質 (キイロショウジョウバエ由来、配列番号:24、Whartonらによる(1991) PNAS88:9214-9218参照)が挙げられる。このタンパク質ファミリ−にはTGF− βス−パ−ファミリ−タンパク質のメンバ−が含まれ、実質的なアミノ酸配列が そのC末端領域で相同性を有する。これらのタンパク質は前駆体(切断されて成 熟配列となる“プロ”ドメインに続いて通常は約30以下の残基のシグナルペプチ ド配列をN末端に有する)として翻訳される。この「プロ」体にはプロドメイン と成熟ドメインの両方が含まれ、培養哺乳動物細胞より分泌される初期形態と思 われる可溶性種を形成する。シグナルペプチドは、翻訳の際切断部位(Von Heijn e(1986)Nucleic Acids Research 14:4683-4691の方法を用いて所定の配列で予測 される部位)において速やかに切断される。下記の表1では現在までに同定され た各種モルフォゲン、ここで使われている名称、配列番号、また配列表に含まれ ていないタンパク質全長のアミノ酸配列が開示されている刊行物が記載されてい る。これらの刊行物の開示はここに参考文献として引用される。 表I [OP−1] OP−1タンパク質をコードするDNA配列の一部あるいは全てより発現され るモルフォゲン活性タンパク質群(対立遺伝子変異および種間変異を含む)を一 般的にいう。例:ヒトOP−1(「hOP−1」、配列番号5、成熟タンパク質 アミノ酸配列)、マウスOP−1(「mOP−1」、配列番号6、成熟タンパク 質アミノ酸配列)。保存されている7つのシステイン骨格は配列番号5,6の38 −139残基により規定されている。 cDNA配列およびタンパク質全長をコ−ドするアミノ酸は、配列番号16,17( hOP1)および配列番号18,19(mOP1.)に示されている。成熟タンパク 質は293−47(残基)(hOP1)および292−430残基(mOP1) により規定される。開裂により成熟モルフォゲン活性タンパク質となるタンパク 質の「プロ」体領域は本質的に、30−292残基(hOP1)および30−2 91残基(mOP1)により規定される。 「OP−2] OP−2タンパク質をコードするDNA配列の一部あるいは全てから発現され る活性タンパク質群(対立遺伝子変異および種間変異を含む)を一般的にいう。 例:ヒトOP−2(「hOP−2」配列番号No.7、成熟タンパク質アミノ酸配列 )、マウスOP−2(「mOP−2]配列番号8、成熟タンパク質アミノ酸配列 )。保存されている7つのシステイン骨格は配列番号7,8の38−139残基に より規定されている。cDNA配列およびタンパク質全長をコ−ドするアミノ酸 は、配列番号20,21(hOP2)および配列番号22,23(mOP2)に規定されて いる。成熟タンパク質は本質的に264−402残基(hOP2)および261 −399残基(mOP2)によって規定されている。開裂して成熟モルフォゲン 活性タンパク質となるタンパク質の「プロ」領域は18−263残基(hOP2 )および18−260残基(mOP2)により規定されていると考えられる。( いずれのOP−2タンパク質も上流の21残基でも開裂を受ける)。 「CBMP2」 CBMP2タンパク質をコ−ドするためのDNA配列から発現されるモルフォ ゲン活性タンパク質群(対立遺伝子変異および種間変異を含む)を一般的にいう 。例:ヒトCBMP2A(「CBMP2A(fx)」、配列番号9)、ヒトCB MP2B DNA(「CBMP2B(fx)」配列番号10)。タンパク質全長の アミノ酸配列は、BMP2AとBMP2B、あるいはBMP2とBMP4として 、Wozneyらの報告(1988、 Science 242 :1528-1534)に記載されている。BMP2 のプロドメイン(BMP2A)は、25−248残基あるいは25−282残基 を含み、成熟タンパク質は249−396残基あるいは283−396残基であ ると考えられる。BMP4のプロドメイン(BMP2B)は、25−256残基 あるいは25−292残基を含み、成熟タンパク質は、257−408残基ある いは293−408残基であると考えられる。 「DPP(fx)」 キイロショウジョウバエDPP遺伝子によりコードされ、保存されている7つ のシステイン骨格を規定するタンパク質配列をいう(配列番号11)。タンパク質 全長のアミノ酸配列は、Padgettらの報告(1987、Nature 325:81-84)にある。 プロドメインはシグナルペプチド開裂部位から456残基までと考えられ、成熟 タンパク質は457−588残基によって規定されていると考えられる。 「Vgl(fx)] ツメガエルVgl遺伝子によりコ−ドされ、保存されている7つのシステイン 骨格を規定するタンパク質配列をいう(配列番号12)。全長タンパク質について のアミノ酸配列は、Weeks(1987) Cell 51:861-867に報告されている。プロドメ インはシグナルペプチド開裂部位から246残基までであり、成熟タンパク質は 247−360残基により規定されると考えられる。 「vgr−1(fx)」 ウスVgr−1遺伝子によりコ−ドされるタンパク質配列を指し、保存されて いる7つのシステイン骨格を規定する(配列番号13)。全長タンパク質につい てのアミノ酸配列は、Lyonsらの報告(1989、PNAS86:4554-4558)にある。プロド メインはシグナルペプチド開裂部位から299残基までと考えられる。成熟タン パク質は300−438残基により規定されると考えられる。 「GDF−1(fx)」 ヒトGDF−1遺伝子によってコ−ドされたタンパク質配列を指し、保存され ている7つのシステイン骨格(配列番号14)を規定する。全長タンパク質に対す るcDNAとコードされるアミノ酸配列は配列表32に示される。プロドメイン はシグナルペプチドの開裂部位から214残基までと考えられ、成熟タンパク質 は215−372残基によって規定されると考えられる。 「60A] 60Aタンパク質をコードするショウショウバエ60A遺伝子由来のDNA配 列の一部又は全部を発現するモルフォゲン活性のタンパク質を一般的にいう。全 長タンパク質に対するcDNAとコードされるアミノ酸配列は配列番号24に示 されている)。60A(fx)は保存された7つのシステイン骨格を規定する蛋 白質配列をさす(配列番号24の354−455残基)。プロドメインはシグナ ルペプチドに開裂部位から324残基まで、成熟タンパク質は325−455残 基で規定されると考えられる。 「BMP3(fx)」 ヒトBMP3遺伝子によってコ−ドされ、保存された7つのシステイン骨格を 規定する蛋白質配列をさす(配列番号26)。全長タンパク質に対するアミノ酸 配列はwozneyらの報告(1988、Science 242:1528-1534)にある。プロドメインは シグナルペプチド開裂部位から290残基まで、成熟タンパク質は291−47 2残基によって規定されると考えられる。 「BMP5(fx)」 ヒトBMP5遺伝子によってコ−ドされたタンパク質配列を指し、保存されて いる7つのシステイン骨格(配列番号27)を規定する。タンパク質全長について のアミノ酸配列は、Celesteらの報告(1991、PNAS87:9843-9847) にある。プロド メインはシグナルペプチド開裂部位から316残基までと考えられる。成熟タン パク質は317−454残基により規定されると考え られる。 「BMP6(fx)」 ヒトBMP6遺伝子によってコ−ドされたタンパク質配列を指し、保存されて いる7つのシステイン骨格(配列番号28)を規定する。タンパク質全長につい てのアミノ酸配列は、Celesteらの報告(1991、PNAS87:9843-9847)にある。プロ ドメインはシグナルペプチド開裂部位から374残基までと考えられ、成熟タン パク質は375−513残基を含むと考えられる。 OP−2タンパク質は、同じファミリ−の他のタンパク質と共通の保存された システイン骨格の他に、この領域(例:配列番号7と8の41残基)にさらにシ ステイン残基を有する。 GDF−1タンパク質は保存されたシステイン骨格(配列番号14の44−47残 基)内に4つのアミノ酸から成る挿入部があるが、この挿入部は折り畳み構造に おけるシステインの役割を妨害することはないと考えられる。またCBMP2タ ンパク質はシステイン骨格内の1つのアミノ酸が欠失している。 モルフォゲンは還元すると不活化するが、酸化ホモダイマ−としては活性があ り、また本発明による他のモルフォゲンと組み合わせて酸化されている場合にも 活性を有する。従ってモルフォゲンは1組のポリペプチド鎖から成る二量体タン パク質であり、各ポリペプチド鎮は少なくとも、配列番号5の43−139残基 で規定される6つのシステインの骨格をC末端に有し、これらのシステインと機 能的に同等の配列を含む(例:アミノ酸挿入部あるいは欠失部は配列内のシステ インの線状配列を変化させるが、折り畳み構造でのシステインの役割に影響を与 え ることはない)。ポリペプチド鎖が折り畳まれると、1組のポリペプチド鎖から 成る二量体タンパク質は適切な鎖内または鎖間ジスルフィド結合により適切な三 次元構造をとり、前記のモルフォゲンとしての活性を保持できるようになってい る。特定的にはモルフォゲンは一般的に形態形成許容環境において以下の生物学 的機能のすべてを保持することができる:前駆細胞の増殖を剌激する;前駆細胞 の分化を剌激する;分化細胞の増殖を剌激する;分化細胞の成長および維持を保 持する(形質転換細胞の「再分化」を含む)。また、モルフォゲンは適切な条件 下では関与する細胞の再分化を誘導することもできると考えられている。 本発明の望ましい態様では、モルフォゲンは一般配列:一般配列1[配列番号 1]あるいは一般配列2[配列番号2](各Xaaは、20の天然に存在するL 異性体、α−アミノ酸、あるいはこれらの誘導体を示す)を有する2つの種の内 の1つから構成されている。一般配列1は保存された6つのシステイン骨格から 成り、一般配列2は保存された6つのシステイン骨格とOP−2で同定されるシ ステイン(配列番号2の36残基を参照)から成る。別の望ましい態様では、N 端末にさらに以下の配列を有する: 前記の一般配列内の望ましいアミノ酸配列には、一般配列3(配列番号3)、 一般配列4(配列番号4)、一般配列5(配列番号30)、一般配列6(配列番号 31)(リストを下記に示 す)が含まれる。これらの一般配列は、表IIで示されるモルフォゲンファミリー の各種タンパク質が共有する相同配列と、各種タンパク質間で異なるアミノ酸配 列を有する。一般配列3と4は、表IIで示され配列番号5-14で同定されている以 下のタンパク質の複合アミノ酸配列である:ヒトOP−1(hOP−1、配列番 号5、16-17)、マウスOP−1(mOP−1、配列番号6、18-19)、ヒトおよ びマウスOP−2(配列番号7,8、20-22 )、CBMP2A(配列番号9)、C BMP2B(配列番号10)、DPP(キイロショウジョウバエ由来、配列番号11 )、Vgl(ツメガエル由来、配列番号12)、Vgr−1(マウス由来、配列番 号13)、GDF−1(マウス由来、配列番号14)。一般配列は、表IIで示された 配列が共有するアミノ酸の同一性と、配列中の種々の位置における代替残基を有 する。このような一般配列は、一般配列3あるいは4において、夫々41あるい は46位置でさらにシステインを付加することもでき、鎖内あるいは鎖間ジスル フィド結合を形成するのに好適なシステイン骨格を与えタンパク質の三次元構造 に影響を与えるある特定の重要なアミノ酸を保持することに、注目されたい。 一般配列3 ここで各Xaaは、次に定義する一種以上のアミノ酸の群から独立に選択された ものである(Res.は残基を意味する): 残基4.のXaa=(Ser,AspまたはGlu);残基6.のXaa=(A rg,Gln,SerまたはLys);残基7.のXaa=(AspまたはGl u);残基8.のXaa=(LeuまたはVal);残基11.のXaa=(G ln,Leu,Asp,HisまたはAsn);残基12.のXaa=(Asp ,ArgまたはAsn);残基14.のXaa=(IleまたはVal);残基 15.のXaa=(IleまたはVal);残基18.のXaa=(Glu,G ln,Leu,Lys,ProまたはArg);残基20.のXaa=(Tyr またはPhe);残基21.のXaa=(Ala,Ser,Asp,Met,H is,LeuまたはGln);残基23.のXaa=(Tyr,AsnまたはP he);残基26.のXaa=(Glu,His,Tyr,AspまたはGln );残基28.のXaa=(Glu,Lys,AspまたはGln);残基30 .のXaa=(Ala,Ser,ProまたはGln);残基31.のXaa= (Phe,LeuまたはTyr);残基33.のXaa=(LeuまたはVal );残基34.のXaa=(Asn,Asp,AlaまたはThr);残基35 .のXaa=(Ser,Asp,Glu,LeuまたはAla);残基36.の Xaa=(Tyr,Cys,His,SerまたはIle);残基37.のXa a=(Met,Phe,GlyまたはLeu);残基38.のXaa=(Asn またはSer);残基39. のXaa=(Ala,SerまたはGly);残基40.のXaa=(Thr, LeuまたはSer);残基44.のXaa=(IleまたはVal);残基4 5.のXaa=(ValまたはLeu);残基46.のXaa=(Glnまたは Arg);残基47.のXaa=(Thr,AlaまたはSer);残基49. のXaa=(ValまたはMet);残基50.のXaa=(HisまたはAs n);残基51.のXaa=(Phe,Leu,Asn,Ser,Alaまたは Val);残基52.のXaa=(Ile,Met,Asn,AlaまたはVa l);残基53.のXaa=(Asn,Lys,AlaまたはGlu);残基5 4.のXaa=(ProまたはSer);残基55.のXaa=(Glu,As p,AsnまたはGly);残基56.のXaa=(Thr,Ala,Val, Lys,Asp,Tyr,SerまたはAla);残基57.のXaa=(Va l,AlaまたはIle);残基58.のXaa=(ProまたはAsp);残 基59.のXaa=(LysまたはLeu);残基60.のXaa=(Proま たはAla);残基63.のXaa=(AlaまたはVal);残基65.のX aa=(ThrまたはAla);残基66.のXaa=(Gln,Lys,Ar gまたはGlu);残基67.のXaa=(Leu,MetまたはVal);残 基68.のXaa=(Asn,SerまたはAsp);残基69.のXaa=( Ala,ProまたはSer);残基70.のXaa=(Ile,Thrまたは Val);残基71.のXaa=(SerまたはAla);残 基72.のXaa=(ValまたはMet);残基74.のXaa=(Tyrま たはPhe);残基75.のXaa=(Phe,TyrまたはLeu);残基7 6.のXaa=(AspまたはAsn);残基77.のXaa=(Asp,Gl u,AsnまたはSer);残基78.のXaa=(Ser,Gln,Asnま たはTyr);残基79.のXaa=(Ser,Asn,AspまたはGlu) ;残基80.のXaa=(Asn,ThrまたはLys);残基82.のXaa =(IleまたはVal);残基84.のXaa=(LysまたはArg);残 基85.のXaa=(Lys,Asn,GlnまたはHis);残基86.のX aa=(TyrまたはHis);残基87.のXaa=(Arg,Glnまたは Glu);残基88.のXaa=(Asn,GluまたはAsp);残基90. のXaa=(Val,ThrまたはAla);残基92.のXaa=(Arg, Lys,Val,AspまたはGlu);残基93.のXaa=(Ala,Gl yまたはGlu);残基97.のXaa=(HisまたはArg). 一般配列4 ここで各Xaaは、次に定義する一種以上のアミノ酸の群から独立に選択された ものである(Res.は残基を意味する): 残基2.のXaa=(LysまたはArg);残基3.のXaa=(Lysまた はArg);残基4.のXaa=(HisまたはArg);残基5.のXaa= (Glu,Ser,His,Gly,ArgまたはPro);残基9.のXaa =(Ser,AspまたはGlu);残基11.のXaa=(Arg,Gln, SerまたはLys);残基12.のXaa=(AspまたはGlu);残基1 3. のXaa=(LeuまたはVal);残基16.のXaa=(Gln,Leu, Asp,HisまたはAsn);残基17.のXaa=(Asp,Argまたは Asn);残基19.のXaa=(IleまたはVal);残基20.のXaa =(IleまたはVal);残基23.のXaa=(Glu,Gln,Leu, Lys,ProまたはArg);残基25.のXaa=(TyrまたはPhe) ;残基26.のXaa=(Ala,Ser,Asp,Met,His,Leuま たはGln);残基28.のXaa=(Tyr,AsnまたはPhe);残基3 1.のXaa=(Glu,His,Tyr,AspまたはGln);残基33. のXaa=(Glu,Lys,AspまたはGln);残基35.のXaa=( Ala,SerまたはPro);残基36.のXaa=(Phe,Leuまたは Tyr);残基38.のXaa=(LeuまたはVal);残基39.のXaa =(Asn,Asp,AlaまたはThr);残基40.のXaa=(Ser, Asp,Glu,LeuまたはAla);残基41.のXaa=(Tyr,Cy s,Hi s,SerまたはIle);残基42.のXaa=(Met,Phe ,GlyまたはLeu);残基44.のXaa=(Ala,SerまたはGly );残基45.のXaa=(Thr,LeuまたはSer);残基49.のXa a=(IleまたはVal);残基50.のXaa=(ValまたはLeu); 残基51.のXaa=(GlnまたはArg);残基52.のXaa=(Thr ,AlaまたはSer);残基54.のXaa=(ValまたはMe t);残基55.のXaa=(HisまたはAsn);残基56.のXaa=( Phe,Leu,Asn,Ser,AlaまたはVal);残基57.のXaa =(Ile,Met,Asn,AlaまたはVal);残基58.のXaa=( Asn,Lys,AlaまたはGlu);残基59.のXaa=(Proまたは Ser);残基60.のXaa=(Glu,AspまたはGly);残基61. のXaa=(Thr,Ala,Val,Lys,Asp,Tyr,Serまたは Ala);残基62.のXaa=(Val,AlaまたはIle);残基63. のXaa=(ProまたはAsp);残基64.のXaa=(LysまたはLe u);残基65.のXaa=(ProまたはAla);残基68.のXaa=( AlaまたはVal);残基70.のXaa=(ThrまたはAla);残基7 1.のXaa=(Gln,Lys,ArgまたはGlu);残基72.のXaa =(Leu,MetまたはVal);残基73.のXaa=(Asn,Serま たはAsp);残基74.のXaa=(Ala,ProまたはSer);残基7 5.のXaa=(Ile,ThrまたはVal);残基76.のXaa=(Se rまたはAla);残基77.のXaa=(ValまたはMet);残基79. のXaa=(TyrまたはPhe);残基80.のXaa=(Phe,Tyrま たはLeu);残基81.のXaa=(AspまたはAsn);残基82.のX aa=(Asp,Glu,AsnまたはSer);残基83.のXaa=(Se r,Gln,AsnまたはTyr);残基84.のXaa=(Se r,Asn,AspまたはGlu);残基85.のXaa=(Asn,Thrま たはLys);残基87.のXaa=(IleまたはVal);残基89.のX aa=(LysまたはArg);残基90.のXaa=(Lys,Asn,Gl nまたはHis);残基91.のXaa=(TyrまたはHis);残基92. のXaa=(Arg,GlnまたはGlu);残基93.のXaa=(Asn, GluまたはAsp);残基95.のXaa=(Val,ThrまたはAla) ;残基97.のXaa=(Arg,Lys,Val,AspまたはGlu);残 基98.のXaa=(Ala,GlyまたはGlu);残基102.のXaa= (HisまたはArg). 同様に、一般配列5(配列番号30)および一般配列6(配列番号31)は、 表IIで示されるモルフォゲンファミリーのすべてのタンパク質が共有する相同配 列を有する。特に、一般配列5と6は、以下のタンパク質の複合アミノ酸配列で ある:ヒトOP−1(hOP−1、配列番号5、16−17)、マウスOP−1(m OP−1、配列番号6、18−19)、ヒトおよびマウスOP−2(配列番号7、8 、20−22)、CBMP2A(配列番号9)、CBMP2B(配列番号10) 、DPP(キイロショウジョウバエ由来、配列番号11)、Vgl(ツメガエル 由来、配列番号12)、Vgr−1(マウス由来、配列番号13)、GDF−1 (マウス由来、配列番号14)、ヒトBMP3(配列番号26)、ヒトBMP5( 配列番号27)、ヒトBMP6(配列番号28)、60(A)(キイロショウジョウ バエ由来、配列番号24−25)。一般配列は、6つおよび7つのシステイン骨格 (各々一般配列5および6)で規定されるC末端ドメイン内でこれらの配列が共 有する同一アミノ酸配列と、配列内の各種の位置における代替残基を有する。一 般配列3と4は一般配列5の位置41あるいは一般配列6の位置46においてさ らにシステインを保持することにより、鎖内あるいは鎖間ジスルフィド結合を形 成できる適切なシステイン骨格を構成し、タンパク質の三次元構造に影響を与え る重要なアミノ酸配列を含む。 一般配列5 ここで各Xaaは、次に定義する一種以上のアミノ酸の群から独立に選択された ものである(Res.は残基を意味する): 残基2.のXaa=(TyrまたはLys);残基3.のXaa=(Valまた はIle);残基4.のXaa=(Ser,AspまたはGlu);残基6.の Xaa=(Arg,Gln,Ser,LysまたはAla);残基7.のXaa =(Asp,GluまたはLys);残基8.のXaa=(Leu,Valまた はIle);残基11.のXaa=(Gln,Leu,Asp,His,Asn またはSer);残基12.のXaa=(Asp,Arg,AsnまたはGlu );残基14.のXaa=(IleまたはVal);残基15.のXaa=(I leまたはVal);残基16.のXaa=(AlaまたはSer);残基18 .のXaa=(Glu,Gln,Leu,Lys,ProまたはArg);残基 19.のXaa=(GlyまたはSer);残基20.のXaa=(Tyrまた はPhe);残基21.のXaa=(Ala,Ser,Asp,Met,His ,Gln,LeuまたはGly);残基23.のXaa=(Tyr,Asnまた はPhe);残基26.のXaa=(Glu,His,Tyr,Asp,Gln またはSer);残基28.のXaa=(Glu,Lys,Asp,Glnまた はAla);残基30.のXaa=(Ala,Ser,Pro,GlnまたはA sn);残基31.のXaa=(Phe,LeuまたはTyr);残基33.の Xaa=(Leu,ValまたはMet);残基34.のXaa=(Asn,A sp,Ala,ThrまたはPr o);残基35.のXaa=(Ser,Asp,Glu,Leu,Alaまたは Lys);残基36.のXaa=(Tyr,Cys,His,SerまたはIl e);残基37.のXaa=(Met,Phe,GlyまたはLeu);残基3 8.のXaa=(Asn,SerまたはLys);残基39.のXaa=(Al a,Ser,GlyまたはPro);残基40.のXaa=(Thr,Leuま たはSer);残基44.のXaa=(Ile,ValまたはThr);残基4 5.のXaa=(Val,LeuまたはIle);残基46.のXaa=(Gl nまたはArg);残基47.のXaa=(Thr,AlaまたはSer);残 基48.のXaa=(LeuまたはIle);残基49.のXaa=(Valま たはMet);残基50.のXaa=(His,AsnまたはArg);残基5 1.のXaa=(Phe,Leu,Asn,Ser,AlaまたはVal);残 基52.のXaa=(Ile,Met,Asn,Ala,ValまたはLeu) ;残基53.のXaa=(Asn,Lys,Ala,Glu,GlyまたはPh e);残基54.のXaa=(Pro,SerまたはVal);残基55.のX aa=(Glu,Asp,Asn,Gly,ValまたはLys);残基56. のXaa=(Thr,Ala,Val,Lys,Asp,Tyr,Ser,Al a,ProまたはHis);残基57.のXaa=(Val,AlaまたはIl e);残基58.のXaa=(ProまたはAsp);残基59.のXaa=( Lys,LeuまたはGlu);残基60.のXaa=(ProまたはAl a);残基63.のXaa=(AlaまたはVal);残基65.のXaa=( Thr,AlaまたはGlu);残基66.のXaa=(Gln,Lys,Ar gまたはGlu);残基67.のXaa=(Leu,MetまたはVal);残 基68.のXaa=(Asn,Ser,AspまたはGly);残基69.のX aa=(Ala,ProまたはSer);残基70.のXaa=(Ile,Th r,ValまたはLeu);残基71.のXaa=(Ser,AlaまたはPr o);残基72.のXaa=(Val,MetまたはIle);残基74.のX aa=(TyrまたはPhe);残基75.のXaa=(Phe,Tyr,Le uまたはHis);残基76.のXaa=(Asp,AsnまたはLeu);残 基77.のXaa=(Asp,Glu,AsnまたはSer);残基78.のX aa=(Ser,Gln,Asn,TyrまたはAsp);残基79.のXaa =(Ser,Asn,Asp,GluまたはLys);残基80.のXaa=( Asn,ThrまたはLys);残基82.のXaa=(Ile,Valまたは Asn);残基84.のXaa=(LysまたはArg);残基85.のXaa =(Lys,Asn,Gln,HisまたはVal);残基86.のXaa=( TyrまたはHis);残基87.のXaa=(Arg,Gln,Gluまたは Pro);残基88.のXaa=(Asn,GluまたはAsp);残基90. のXaa=(Val,Thr,AlaまたはIle);残基92.のXaa=( Arg,Lys,Val,AspまたはGlu);残基93.のXaa =(Ala,Gly,GluまたはSer);残基95.のXaa=(Glyま たはAla);残基97.のXaa=(HisまたはArg). 一般配列6 ここで各Xaaは、次に定義する一種以上のアミノ酸の群から独立に選択された ものである(Res.は残基を意味する): 残基2.のXaa=(Lys,Arg,AlaまたはGln);残基3.のXa a=(Lys,ArgまたはMet);残基4.のXaa=(His,Argま たはGl n);残基5.のXaa=(Glu,Ser,His,Gly,Arg,Pro ,ThrまたはTyr);残基7.のXaa=(TyrまたはLys);残基8 .のXaa=(ValまたはIle);残基9.のXaa=(Ser,Aspま たはGlu);残基11.のXaa=(Arg,Gln,Ser,Lysまたは Ala);残基12.のXaa=(Asp,GluまたはLys);残基13. のXaa=(Leu,ValまたはIle);残基16.のXaa=(Gln, Leu,Asp,His,AsnまたはSer);残基17.のXaa=(As p,Arg,AsnまたはGlu);残基19.のXaa=(IleまたはVa l);残基20.のXaa=(IleまたはVal);残基21.のXaa=( AlaまたはSer);残基23.のXaa=(Glu,Gln,Leu,Ly s,ProまたはArg);残基24.のXaa=(GlyまたはSer);残 基25.のXaa=(TyrまたはPhe);残基26.のXaa=(Ala, Ser,Asp,Met,His,Gln,LeuまたはGly);残基28. のXaa=(Tyr,AsnまたはPhe);残基31.のXaa=(Glu, His,Tyr,Asp,GlnまたはSer);残基33.のXaa=(Gl u,Lys,Asp,GlnまたはAla);残基35.のXaa=(Ala, Ser,Pro,GlnまたはAsn);残基36.のXaa=(Phe,Le uまたはTyr);残基38.のXaa=(Leu,ValまたはMet);残 基39.のXaa=(Asn,Asp,Ala,ThrまたはPro);残 基40.のXaa=(Ser,Asp,Glu,Leu,AlaまたはLys) ;残基41.のXaa=(Tyr,Cys,His,SerまたはIle);残 基42.のXaa=(Met,Phe,GlyまたはLeu);残基43.のX aa=(Asn,SerまたはLys);残基44.のXaa=(Ala,Se r,GlyまたはPro);残基45.のXaa=(Thr,LeuまたはSe r);残基49.のXaa=(Ile,ValまたはThr);残基50.のX aa=(Val,LeuまたはIle);残基51.のXaa=(Glnまたは Arg);残基52.のXaa=(Thr,AlaまたはSer);残基53. のXaa=(LeuまたはIle);残基54.のXaa=(ValまたはMe t);残基55.のXaa=(His,AsnまたはArg);残基56.のX aa=(Phe,Leu,Asn,Ser,AlaまたはVal);残基57. のXaa=(Ile,Met,Asn,Ala,ValまたはLeu);残基5 8.のXaa=(Asn,Lys,Ala,Glu,GlyまたはPhe);残 基59.のXaa=(Pro,SerまたはVal);残基60.のXaa=( Glu,Asp,Gly,ValまたはLys);残基61.のXaa=(Th r,Ala,Val,Lys,Asp,Tyr,Ser,Ala,Proまたは His);残基62.のXaa=(Val,AlaまたはIle);残基63. のXaa=(ProまたはAsp);残基64.のXaa=(Lys,Leuま たはGlu);残基65.のXaa=(ProまたはAla);残基68. のXaa=(AlaまたはVal);残基70.のXaa=(Thr,Alaま たはGlu);残基71.のXaa=(Gln,Lys,ArgまたはGlu) ;残基72.のXaa=(Leu,MetまたはVal);残基73.のXaa =(Asn,Ser,AspまたはGly);残基74.のXaa=(Ala, ProまたはSer);残基75.のXaa=(Ile,Thr,Valまたは Leu);残基76.のXaa=(Ser,AlaまたはPro);残基77. のXaa=(Val,MetまたはIle);残基79.のXaa=(Tyrま たはPhe);残基80.のXaa=(Phe,Tyr,LeuまたはHis) ;残基81.のXaa=(Asp,AsnまたはLeu);残基82.のXaa =(Asp,Glu,AsnまたはSer);残基83.のXaa=(Ser, Gln,Asn,TyrまたはAsp);残基84.のXaa=(Ser,As n,Asp,GluまたはLys);残基85.のXaa=(Asn,Thrま たはLys);残基87.のXaa=(Ile,ValまたはAsn);残基8 9.のXaa=(LysまたはArg);残基90.のXaa=(Lys,As n,Gln,HisまたはVal);残基91.のXaa=(TyrまたはHi s);残基92.のXaa=(Arg,Gln,GluまたはPro);残基9 3.のXaa=(Asn,GluまたはAsp);残基95.のXaa=(Va l,Thr,AlaまたはIle);残基97.のXaa=(Arg,Lys, Val,AspまたはGlu);残基98.のXaa=(Ala,Gl y,GluまたはSer);残基100.のXaa=(GlyまたはAla); 残基102.のXaa=(HisまたはArg). 本発明によるモルフォゲンとして有用な配列には、特にVgl、Vgr−1、 DPP,,OP−1、OP−2、CBMP−2A、CBMP−2B、GDF−1 のC末端96−102アミノ酸残基(下記の表IIと配列番号5-14を参照)などの C末端ドメインと、60A、BMP3、BMP5、BMP6のC末端ドメイン( 配列番号24-28参照)(いずれも少なくとも保存された6つあるいは7つのシス テイン骨格を有する)を含む。また、COP−1、3−5、7、16のような一 般配列に基づいて生合成された配列(米国特許第5,011,691号)も有用である。 さらにインヒビン/アクチビン( inhibins/activin )タンパク質(例:米国 特許第4,968,590号および5,011,691号参照)を含む。従って、他の有用配列も上 記いずれかの配列と少なくとも70%、望ましくは80%の相同性あるいは「類 似性」を共有する。これらの有用配列は、モルフォゲンファミリ−の新規タンパ ク質に加え、天然に存在するかあるいは生合成されるかいずれにしても、対立遺 伝子変異および種間変異および他の配列変異(「ムテイン」すなわち「変異タン パク質」を含む)を含むと考えられる。ここで言う「アミノ酸配列相同性」とは 、アミノ酸配列の類似性を意味し、相同配列は同一あるいは類似アミノ酸を共有 する。ここで類似アミノ酸とはDayoff et al.、Atlas of Protein Sequence and Structure;vol.5,Suppl. 3、pp.345-362(M.O.Dayoff、ed. Nat'l BioMed. Resea rch Fdn., Washington D.C.1978.)によって規定される保存された アミノ酸である。従って、参照配列と70%のアミノ酸相同性を共有する候補配 列は、その参照配列と並べてみた場合に候補配列中のアミノ酸の70%が参照配 列の対応するアミノ酸と同一であるか、参照配列に対して保存されたアミノ酸変 化を構成している必要がある。「アミノ酸配列の同一性」という場合は、2つの 配列を並べた場合にその配列間に同一なアミノ酸があることが必要である。従っ て、参照配列と60%のアミノ酸同一性を共有する候補配列は、その参照配列と 並べてみた場合に、候補配列中の60%のアミノ酸が参照配列中の対応するアミ ノ酸と同等である必要がある。 ここでは相同性および同一性の計算はすべてOP−1を参照配列として行う。 また、相同性および同一性の計算では、Needleman et al.(1970)J.Mol.Biol.48: 443-453の方法を用いて配列を並べ、同一性計算ではAlign program(DNAstar,Inc .)に従う。いずれの場合も、並べてみた候補配列中の内部ギャップとアミノ酸挿 入は、相同性/同一性計算では無視する。本発明のモルフォゲンとして有用な最 も望ましいタンパク質配列は、hOP1の保存された6つのシステイン骨格を規 定するアミノ酸配列(配列番号5の43−139残基)と60%以上、望ましく は65%の同一性を有する。この最も望ましい配列は、OP−1およびOP−2 タンパク質(キイロショウジョウバイ由来60Aタンパク質を含む)の対立遺伝 子変異および種間変異を含む。本発明の別の望ましい態様では、有用モルフォゲ ンには、「OPX」という一般アミノ酸配列を有する各種ポリペプチド鎖から成 る活性タンパク質が含まれ、OP1およびOP2として同定される各種配列間の 相同配列(配列番号29)が含 まれる。 また別の望ましい態様では、有用モルフォゲンは二量体タンパク質であり、O P1あるいはOP2の保存された7つのシステインドメインを規定するC末端配 列をコ−ドするDNAあるいはRNAと緊縮又は厳密ハイブリダイゼーション条 件(stringent hybridization condition)下でハイブリッド結合する核酸配列番 号16の1036−1341ヌクレオチドおよび配列番号20の1390−16 95ヌクレオチド)によりコ−ドされるアミノ酸配列から成る。ここでいう緊縮 ハイブリダイゼ−ションとは、40%ホルムアミド、5x SSPE、5x De nhardt溶液、0.1%SDSにて37度において一晩処置し、0.1x SSP E、0.1%SDSにより50度にて洗浄することをいう。 本発明による方法、組成物、装置において有用なモルフォゲンは、天然に存在 する物質から短縮されるか、組み換えDNAあるいは他の合成法によって製造さ れるかいずれにしても前記いずれかのポリペプチド鎖を有するタンパク質であり 、対立遺伝子変異、種間変異、天然に存在する変異体、生合成変異体、各種短縮 形、各種融合体を含む。欠失あるいは付加変異体も活性を有すると考えられ、こ れには、保存されたC末端システイン骨格を変化させたものも含まれる(ただし 、この変化により折り畳み構造におけるシステインの機能が影響されないことを 条件とする)。従って、このような活性体は本明細書で特に述べる構造体と同等 であると考えられる。このようなタンパク質としては、異なるグリコシレ−ショ ンパタ−ンを有するもの、異なるN末端を有するもの、アミノ酸配列相同性を有 する領域 を含む関連タンパク質ファミリ−、天然タンパク質の、あるいは宿主細胞におけ る組み換えDNA発現により作成される生合成タンパク質の短縮形、キメラ体、 および/または変異体(いずれも活性を有する)が挙げられる。 モルフォゲンタンパク質は、そのままの形、キメラ体、および/または短縮形 cDNAにより、あるいは原核生物または真核生物宿主細胞において生成された DNAにより発現され、生成され、切断され、再度折り畳まれ、二量体にしてモ ルフォゲン活性組成物となる。現在望ましい宿主細胞としては、大腸菌(E.c oli )あるいはCHO、COS、BSC細胞などの哺乳動物細胞が挙げられる 。本発明による方法、組成物、装置において有用なモルフォゲンの詳細な説明は 、出願中の米国特許出願第752764号(1991年8月30日出願)と667274号(1991年3 月11日出願)に記載されている(これらは参考文献として引用した)。 上記特許出願に開示されている説明を見れば、当該分野の専門家であれば、適 切なアミノ酸配列をコ−ドする各種cDNAあるいは遺伝子ライブラリ−から遺 伝子を単離し、あるいはオリゴヌクレオチドからDNAを作成し、原核生物ある いは真核生物の各種宿主細胞で発現させ、哺乳動物(ヒトを含む)における肝機 能を維持する(肝機能障害の補正、肝組織再生の促進および修復を含む)ことの できる活性タンパク質を大量に生産することができる。 以上の他の本発明による目的、特徴、利点を、さらに以下の詳細な説明により 明確にする。 図面の簡単な説明 以上のまた他の本発明による目的と特徴は、添付図面と以下の図面の説明によ りさらに明確となる。 第1図は、マウス胚および出生後マウスの成長肝組織におけるOP−1特異的 mRNA発現を同定するノ−ザンブロットを示している。レ−ン2と3は各々1 5日および20日胚組織由来のRNAであり、レ−ン4−8は各々出生後3、7 、14、21、28日目のマウス組織由来のRNAであり、レ−ン1と9は分子 量マ−カ−ラダ−である。 第2図は、部分肝切除ラットに対する燐酸緩衝生理食塩水(PBS,動物1) あるいはモルフォゲン(OP−1、動物2)の影響を示す顕微鏡写真である(矢 印は動物1と2の処置肝葉を示す)。 第3図は、みかけ手術(レ−ン3、5、7、9、11、13、15)および部 分肝切除ラット(レ−ン2、4、6、8、10、12、14)を術後12−96 時間の間6時間間隔でmOP−1特異的プローブにて単離したmRNAのノ−ザ ンブロットを示す。レ−ン1と16は分子量マ−カ−レ−ンである。 第4図は、ガラクトサミン処置ラットを処置後0−7日目、10日目(レーン 1−9)にmOP−1特異的プロ−ブにて検出し単離したmRNAのノーザンブ ロットを示す。レーン10は分子量マ−カ−である。 第5図(AとB)は、in vivo早期単核食細胞多核化のモルフォゲンによる阻 害を示す。 第6図(A−D)は、初代培養線維芽細胞におけるコラ−ゲン(6Aと6B) とヒアルロン酸(6Cと6D)産生に対するモルフォゲン(OP−1、第6Aと 6C図)とTGF−B(第6B図と6D図)の影響を示すグラフである。発明の詳細な説明 本明細書で述べるタンパク質は、哺乳動物の肝機能を維持するために効果的な 物質であることがわかっている。前記のようにこのようなタンパク質(「モルフ ォゲン」)は、組織のモルフォゲン形成又は形態形成が通常は生成されないよう な条件下で肝組織の再生および修復を誘発し、肝前駆細胞の増殖および分化を促 進する。またこれらのタンパク質は、免疫関連肝組織傷害に伴う組織破壊を軽減 する細胞保護効果を有する。従ってこれらのタンパク質は、傷害あるいは消失し た肝組織を再生し、肝機能障害を補正し、哺乳動物に移植された肝組織あるいは 肝臓の生存能力を向上させるためのプロトコ−ルの一部として用いることができ る。また哺乳動物のタンパク質欠乏を直すための遺伝子治療プロトコ−ルにも用 いることができる。 これより本発明による方法、組成物、装置で有用な適切なモルフォゲンを詳細 に説明する。またモルフォゲンの投与および適用の方法も説明する。さらに、1 )哺乳動物における肝機能維持のための治療薬としてのモルフォゲンおよびモル フォゲン剌激性物質について、2)候補となるモルフォゲンおよびモルフォゲン 剌激性物質の効果を試験するアッセイについての多数の非限定的実施例を提供す る。特に、内因性モルフォゲンの発現分配(実施例1)、成長胚における肝形成 時の内因性モルフォゲンの発現(実施例2)、初代肝細胞の増殖を誘発するモル フォゲンの能力(実施例3)、部分的肝切除後のモルフォゲン誘発性肝組織形態 形成(実施例4)、毒物誘発性肝組織傷害後の肝組織修復時の内因性モルフォゲ ン発現(実施例5)、生体細胞性免疫応答および液性免疫応答におけるモルフォ ゲンの阻 害効果(実施例6)、線維形成におけるモルフォゲンの効果(実施例7)、肝診 断過程におけるモルフォゲンの有用性(実施例8)、候補モルフォゲン剌激性物 質をスクリ−ニングするためのアッセイ(実施例9)を提供する。 I.有用モルフォゲン 本明細書で述べるタンパク質は、新しい臓器特異的組織形成時に活動が最高と なるような細胞および分子のカスケ−ド反応を誘発し、少なくとも保存されたC 末端における6つのシステイン骨格あるいは機能的に同等の構成を有する(上記 参照)。モルフォゲンは、一般的に、形態形成許容環境において以下の生物学的 機能のすべてを有する:前駆細胞の増殖を剌激する;前駆細胞の分化を剌激する :分化細胞の増殖を剌激する;分化細胞の成長および維持を支持する。 本発明による方法において、どのようにモルフォゲンが有用であるか、またモ ルフォゲンをどのように生成し、使用し、活性を試験するかの詳細な説明は、US SN 667,274号(1991年3月11日)およびUSSN 752,764号(1991年8月30日)に開 示されている(参考文献として引用)。これらの文献に開示されているように、 モルフォゲンは、天然に存在する物質から精製するか、開示されている遺伝子配 列を用いて宿主の原核細胞あるいは真核細胞から遺伝子組み換え手法により作成 することによって得られる。または、前記文献に開示されている手法により新規 モルフォゲン配列を同定することもできる。 特に有用なタンパク質は、表IIに示される天然由来の配列を有する。他の有用 配列としては、米国特許第5,011,691号に開 示されているような生合成構造体(COP−1、COP−3、COP−4、CO P−5、COP−7、COP−16)が挙げられる(参考文献として引用)。 従って、本発明による方法および組成物で有用なモルフォゲンは、上記いずれ かの配列と70%あるいは望ましくは80%の相同性(類似性)を共有するアミ ノ酸配列を有するモルフォゲン活性タンパク質と規定することができる。 また、6つの一般的な配列(一般配列1、2、3、4、5、6)のいずれかで 規定することもできる。一般配列1と2は、N末端に下記の配列を有していても よい: 下記の表IIでは、ヒトOP−1(hOP−1、配列番号5、16、17)、マウスO P−1(mOP−1、配列番号6、18、19)、ヒトおよびマウスOP−2(配列 番号7、8、20-23)、CBMP2A(配列番号9)、CBMP2B(配列番号10 )、BMP3(配列番号26)、DPP(キイロショウジョウバエ由来、配列番号 11)、Vgl(ツメガエル由来、配列番号12)、Vgr−1(マウス由来、配列 番号13)、GDF−1(マウス由来、配列番号14、32、33)、60Aタンパク質 :キイロショウジョウウバエ由来、配列番号24、25)、BMP5(配列番号27) 及びBMP6(配列番号28)を含むモルフォゲンとして同定されているタンパク 質の活性領域のアミノ酸配列の比較が示されている。配列はNeedleman et al.(1 970)J.Mol.Biol.48:443-453の方法に従って本質的に1列に並べ、Align Program (DNAstar, Inc.)を用いて計算する。表中の3つのドットは、この位置でのアミノ酸がhO P−1のアミノ酸と同じであることを示す。3つのダッシュは、この位置にはア ミノ酸が存在しないことを示し、相同性がわかるように表示されている。例えば CBMP−2AおよびCBMP−2Bのアミノ酸残基60は「欠けている(missi ng)」である。もちろん、この領域における両アミノ酸配列は、Asn−Ser (残基58、59)を有し、CBMP−2Aでは次にLysとIleを、CBM P−2BではSerとIleを有する。 **BMP3の56および57残基の間にはVal残基があり、GDF-1の43および44残基の 間にはGly-Gly-pro-Proアミノ酸配列がある。 前記のアミノ酸配列比較により明らかなように、一般的な配列内で重要なアミ ノ酸変化があっても、モルフォゲン活性は保持されている。例えば表IIで示され るGDF−1タンパク質配列では、表IIで示されるhOP1配列と約50%のア ミノ酸しか共有していないが、アミノ酸配列の相同性(あるいは「類似性」)か ら見るとGDF−1配列はhOP1配列と70%以上を共有している(ここで「 相同性」(homology)あるいは「類似性(similarity)」というのは、Dayoff、et a l.、Atlasof Protein Sequence and Structure vol.5,supp.3,pp.345-362(M.O.D ayoff,ed.、Nat'1 BioMed. Res.Fd'n, Washington D.C.1979)で規定されている ような配列内で許容された保存的アミノ酸変化を含む)。 本発明によるモルフォゲンとして有用な現在最も望ましいタンパク質配列は、 hOP1の保存された6つのシステイン骨格(例えば配列番号5の43−139 残基)を規定するアミノ酸配列と60%以上、望ましくは65%以上の同一性を 有する。 このような最も望ましい配列には、キイロショウジョウバエ由来60Aタンパク 質も含む、OP−1およびOP−2タンパク質の対立遺伝子変異および種間変異 が含まれる。別の望ましい態様としては、「OPX」という一般アミノ酸配列を 有する各種ポリペプチド鎖(7つのシステイン骨格を規定し、各種マウスおよび ヒトOP1およびOP2タンパク質間での同一性を有する)の種を含むモルフォ ゲンが挙げられる。 OPXは配列番号29に示される。ここに記載されているように、所定の位置に おける各Xaaは、マウスあるいはヒトOP1あるいはOP2のC末端配列の対 応する位置における残基から独立して選択される(配列番号5-8および/または 配列番号16-23を参照)。 II.マトリックスに関する記載 本発明によるモルフォゲンは、望ましくはin vivo生分解性の適切に調整した マトリックスに分散させて手術により移植することにより、モルフォゲンがその 中で分散され、移動前駆細胞の流入、分化、増殖を許容するように構成すること ができる。別のまたは付加的方法として、モルフォゲンに爆露して剌激した分化 肝細胞および/あるいは肝前駆細胞をマトリックス構造に接着させて手術により 移植することもできる。内因性組織特異的指示シグナルがない条件でモルフォゲ ンが誘発されるような場合では、マトリックスにより、分化細胞の組織特異性が 指示され、基本的に増殖阻害シグナルの妨害を受けずに形態形成許容環境が提供 されることが望ましい。 マトリックスが手術により調整された肝臓に取り込まれるか、あるいは生体親 和性関連部位に供給される場合には、モルフォゲンを具備する調整マトリックス は、手術を考慮して所望の形態に形成してもよいし、あるいは手術中に医師や技 術者により形成することもできる。移植前にマトリックスへの細胞の接着(attac hed to)を実施する場合は、細胞を接着させる前にマトリックスを形成すること が望ましい。マトリックスはin vivo 生分解性であることが望ましく、生分解性であれば、生体によってゆっくりと吸 収され、移植片の形状とほとんど同じ形態の新しい組織により代替される。 本発明で有用なマトリックスをどのように作成し使用するかの詳細については 、以下に記載する。またこのようなマトリックスの他に、WO88/03785(1988年6 月2日公開)およびWO90/12604(1990年11月1日公開)では付加重合物質とマト リックス骨格構造が開示されている(参考文献として本明細書に引用した)。 A.組織由来マトリックス 生体親和性を有するin vivo生分解性の適切な無細胞マトリックスは、天然に 存在する組織より作成することができる。組織を適切な薬剤で処置し、組織の非 構造性細胞成分を実質的に抽出する。得られた物質は、多孔性の無細胞性マトリ ックスであり、実質的に非構造的会合成分を欠くものであり、コラ−ゲン、ラミ ニン、ヒアルロン酸などの構造性分子を含有することが望ましい。 マトリックスは、マトリックスを変形させ、孔や表面の微小な凹みを増やすよ うにマトリックスを変形させる薬剤で処理することもできる。当該分野の専門家 であれば、各種組織の非構造性成分の抽出にどのような薬剤が最も適切かわかる 。例えば、肝臓や肺のような柔らかい組織は薄い切片を作成し、100%エタノ ール等の非極性溶媒で処理することにより、組織の細胞構造を破壊し、非構造性 成分を抽出する。次に抽出物質を乾燥 させ、粉砕して非接着性多孔粒子を得る。軟骨や象牙質のような構造組織は、コ ラ−ゲンが主要成分であり、基本的にSampathet al. (1983)PNAS80:6591-6595の 方法に従って脱塩し、グアニジンで抽出する。例えば粉砕し脱塩した象牙質は5 倍容量の4M塩酸グアニジン、50mMトリス塩酸、pH7.0により4℃において 16時間抽出する。懸濁液を濾過し、非可溶性物質を集めてマトリックスの成形 に用いる。得られた物質は大半がコラ−ゲン様物質であり、形態形成活性はない 。マトリックス粒子はさらにコラ−ゲン線維修飾試薬で処理し、望ましくない成 分を除去し、マトリックス物質の表面構造を変形させる。このような薬剤の例と しては、酸、有機溶媒、加熱水性媒体が挙げられる。マトリックス処理の詳細な 説明は、米国特許第4975526号およびPCTUS90/00912(1990年9月7日公開、W O90/10018)で開示されている。 現在最も望ましい薬剤は水のような加熱した水性線維修飾試薬であり、これに よりマトリックス粒子表面積が増大し、孔の数も増える。現在最も望ましい水性 媒体は、約pH4.5以下(約pH2−pH4の範囲)の酸性水性媒体であり、 加熱前にコラーゲンの膨潤を促進する。このようなものとしては、0.1%酢酸 (約pH3)が現在最も望ましい。0.1M酢酸も使用できる。 脱脂し脱塩しグアニジン抽出処理されたコラ−ゲンマトリックスは水カバ−付 きガラスフラスコ内で一定の撹拌条件下で水性媒体(1gマトリックス/30m l水性媒体)で加熱し、所定温度で予め定められた時間維持する。処理時間は約 1時間が望ましいが、約0.5時間ないし2時間の範囲内であればよい。 温度は約37℃ないし65℃で維持する。現在の望ましい加熱温度は約45℃な いし60℃の範囲である。 マトリックスは加熱後、濾過し、洗浄し、凍結乾燥して移植に用いる。酸性水 性媒体を用いる場合は、洗浄および凍結乾燥前にマトリックスを中性にしておく ことが望ましい。現在望ましい中性緩衝液としては、200mM燐酸ナトリウム 緩衝液(pH7.0)がある。マトリックスの中性化については、まずマトリッ クスを熱処理後、冷却してから酸性水性媒体(例えば0.1%酢酸)を除去し、 中性緩衝液に代え、マトリックスを約30分間撹拌することが望ましい。次に中 性緩衝液を除去し、マトリックスを洗浄および凍結乾燥させる。 線維修飾試薬として他に有用なものは、酸処理(トリフルオロ酢酸やフッ化水 素など)や、ジクロロメタン、アセトニトリル、イソプロパノ−ル、クロロフォ ルムなどの溶媒処理、および特定の酸/溶媒を組み合わせた処理が挙げられる。 線維修飾試薬で処理した後、マトリックスを洗浄して抽出成分を除去し、以下の 工程に供する: 1.マトリックスをTBS(トリス緩衝生理食塩水)1g/200mlにて懸 濁し、4℃において2時間撹拌するか、あるいは6M尿素、50mMトリス塩酸 、500mMNaCl、pH7.0(UTBS)または水で室温 30分間(p Hを中性とするのに十分な時間)撹拌して調製する。 2.遠心分離し洗浄工程を繰り返す; 3.遠心分離し、上澄みを捨て、残りを水で洗浄し、凍結乾 燥させる。 B.合成マトリックス 適切なマトリックス骨格は、生体親和性を有し、望ましくはin vivo生分解性 合成重合物質より作成することができる。このような重合物質の例としては、ポ リ酢酸、ポリグリコ−ル酸、ポリ無水物、ポリ酪酸、これらのコポリマ−、およ び/またはヒドロキシアパタイト、トリカルシウムフォスフェート、他のカルシ ウムフォスフェートのような合成非有機性物質が挙げられる。このような重合物 質については文献に十分に開示されており、市販もされている。例としては、ポ リ酢酸(例:MW100kDa)、80%ポリアクタイド/20%グリコシド、 あるいは3−ポリヒドロキシ酪酸(例えばMW30kDa)の重合物質を、ポリ 科学社(Poly Sciences,Inc.)より購入することができる。重合物質は一般的 に、微粒子および骨形成装置〔重合物質の加水分解を避けるために非水性条件下 (例えばエタノ−ル/トリフルオロ酢酸溶液、すなわちEtOH/TFA)で成 形することが望ましい〕として得られる。また、当該分野で知られる多数の特定 の溶媒処置により多孔性を増大させるなど、重合物質粒子組成物の形態を変化さ せることもできる。 例えば、モルフォゲンタンパク質で成形し、EtOH/TFAで溶解する骨形 成装置と、ポリ酢酸、3−ポリヒドロキシ酪酸、あるいは80%ポリアクタイド /20%グリコシドで構成されるマトリックスは、すべて米国特許第4,968,590 号で記載されているようにラットモデルに移植しバイオアッセイにより 試験を行ったところ(12日移植片のカルシウム量、アルカリフォスファタ−ゼ レベル及び組織学的検査など)、骨形成活性を有する。 C.合成組織特異的マトリックス 前記のような天然由来組織特異的マトリックスの他にも、調整が適切ならば有 用な組織特異的マトリックスを作成することができる。このような生体親和性を 有するin vivo生分解性多孔性マトリックスは、PCT出願US91/03603(1991年1 2月12日公開(WO91/18558)、参考文献として本明細書に引用)で開示されてい る。 このマトリックスは、生体親和性、生分解性コラ−ゲンと適切な組織特異的グ リコサミノグリカン(組織特異的細胞接着因子)の多孔の架橋構造の重合物質よ りなる。このような合成マトリックスに用いるのに適当なコラ−ゲンは、各種由 来のものがあり、例としては非溶解性コラ−ゲン、酸溶解性コラ−ゲン、中性あ るいは塩基性水性溶液に可溶なコラ−ゲン、その他の市販されている同種のコラ −ゲンがある。 グリコサミノグリカン(GAG)あるいはムコ多糖類は、組織特異的分配性を 有する動物由来のヘキソサミン含有多糖類であり、モルフォゲン剌激性分化細胞 の組織特異性を決定するのに有用である。GAGとの反応により、宿主動物由来 の免疫反応(異物反応)の剌激を不活化するなどの他の有用な性質をコラ−ゲン に付加することができる。 GAGは、ヘキサウロン酸あるいはヘキソ−ス部分が交互に 幾分規則的に糖結合により結合したヘキソサミン残基より構成されている(例え ば、Dodgson et al. Carbonhydrate Metabolism and its Disorders(Dickens et al. eds.)Vol.1、Academic Press(1968)参照)。有用GAGは、ヒアルロン酸 、ヘパリン、ヘパリンサルフェート、コンドロイチン−6−サルフェート、コン ドロイチン−4−サルフェート、硫酸デルマタン、硫酸ケラチンが挙げられる。 他のGAGも上記マトリックスを形成するのに適切であり、当該分野の専門家で あれば、他の適切なGAGを知っているか、通常の試験により決定することがで きる。ムコ多糖類についてさらに詳細な説明は、Aspinall、Polysaccharides、P ergamon Press、Oxford(1970)に記載されている。米国特許第5,298,52号に開示 されているように、コンドロイチン−6−サルフェートは軟骨内の骨形成に有用 である。またヘパリンサルフェートは肺組織の修復に有用である。 コラ−ゲンとGAGの反応は、望ましくは希釈酢酸溶液のような水性酸性溶液 にて行う。水性コラ−ゲン分散液にGAGを滴下することにより、GAGコ−テ イングされたコラ−ゲン線維がもつれた状態で共沈物として得られる。この線維 をホモジネ−トして微線維の均一分散液を調整し、濾過し、乾燥させる。 コラ−ゲン−GAG生成の非可溶性は、これらの物質を共有架橋結合させるこ とにより所望の程度まで上げることができる。この処理によりこれらの物質の再 吸収に対する抵抗性も上げることができる。一般的に、共有架橋結合コラ−ゲン を作成するのに適切な架橋結合反応は、このような複合物質の架橋結合にも適切 である。特に脱水熱処理による架橋結合が望ましい。 こうして架橋結合された粒子は基本的には乾燥して球形(直径約500μm) とする。走査型電子顕微鏡による観察では、表面約20μmで内部約40μmの 孔が認められる。内部は線維性構造および紙のような構造のいずれもが認められ 、表面が細胞に付着したようになっている。空間(void)は相互に連結されて粒子 内部全体に細胞がアクセスできるようになっている。この粒子は約99.5%が 空間であり、微小担体単位gあたり増殖可能な潜在的細胞塊として効率がよい。 D.マトリックス表面へのモルフォゲン吸収 本明細書で述べるモルフォゲンは以下のいずれかの方法により適切なマトリッ クスに結合させ分散することができる。 1.エタノ−ル沈降 モルフォゲンの塩酸グアニジン溶液に、マトリックスを添加する。次に撹拌し 低温にてインキュベ−ションし、さらに撹拌する。得られた混合物に冷無水エタ ノ−ルを添加し、撹拌、培養する。遠心分離(高速微小遠心分離)後、上澄みを 捨てる。マトリックスを水性冷濃縮エタノ−ルで洗浄し、凍結乾燥させる。 2.アセトニトリルトリフルオロ酢酸凍結乾燥 この工程ではモルフォゲンのアセトニトリルトリフルオロ酢酸(ACN/TF A)溶液を担体物質に添加し、何回も激しく撹拌した後、凍結乾燥させる。 3.生理緩衝液凍結乾燥 モルフォゲン生理緩衝液はマトリックスと共に撹拌し、凍結乾燥して、形態形 成活性物質を調製することもできる。 III.肝細胞に関する記載 本発明による一具体例では哺乳動物に初代肝細胞あるいは前駆細胞を移植する ことができる。例えば、移植された肝細胞は、哺乳動物の肝組織あるいは関連部 位に移植された場合に欠乏タンパク質を発現および/または分泌することによりin vivo でタンパク質欠乏を直すことのできる遺伝子治療ツ−ルとして作用する 。肝臓の部分的機能としてタンパク質合成作用があり、肝臓より分泌されて循環 系などを通して体内のあらゆる組織に機能するミリアド(myriad)タンパク質の産 生を請け負っている。従って、腎臓および膵臓組織と同様に肝組織は内因系を構 成し、通常は肝組織では発現されないタンパク質を含む、あらゆるタンパク質のin vivo 産生(分泌を含む)のベクタ−として作用するために必要なメカニズム を備える。従って、この方法により処理することができるタンパク質欠乏症に関 与するタンパク質には、正常な肝機能に関与するタンパク質、通常は肝臓により 産生分泌され体内のあらゆる組織に機能するタンパク質、通常は肝組織では産生 されないタンパク質が含まれる。産生されるべきタンパク質が肝組織では通常発 現されない場合は、なんらかの方法で肝細胞を供給し、そのタンパク質を発現さ せ なければならない。例えば、下記のように肝細胞を遺伝子工学により処理し、そ のタンパク質をコ−ドする内因性遺伝子配列を発現させることができる。または 下記のように、タンパク質をコ−ドし適切なプロモ−タ−(エンハンサ−)の制 御下にある核酸を細胞に供給することもできる。さらに細胞に1つかあるいはそ れ以上の調整要素を付加することにより、関心のあるタンパク質の発現は、特に 通常のタンパク質発現が分子の生理的濃度変化に依存するような場合には、内因 性産生タンパク質の発現と同じようにすることができる。体内の血中グルコ−ス 濃度によるインスリン制御がその一例である。 直そうとするタンパク質欠乏は、タンパク質発現および/または分泌を含む内 因性タンパク質産生障害により生じるか、あるいはその個体に元来存在していた 条件によるタンパク質発現効率の低下により生じる。欠乏は発生に関与している 場合もあるし、あるいはタンパク質合成組織の障害等により誘導されることもあ る。遺伝子治療で用いられる肝タンパク質の例としては、アルブミンおよびアル ブミン合成タンパク質、フィブリノ−ゲンやトロンビン等の血液凝固因子、第V III因子、鉄あるいは銅結合タンパク質、ビタミンA結合タンパク質等が挙げ られるが、これらの限定されるものではない。遺伝子治療で用いられる非肝タン パク質の例としては、インスリン、組織プラスミノ−ゲン活性化因子(TPA) 、エリスロポエチン、成長ホルモン等が挙げられる。同様に細胞を、哺乳動物の 適切な部位に移植された場合に1つかあるいはそれ以上の治療薬を産生し分泌す ることのできるin vivo薬剤搬送賦形剤として作用させることもできる。また細 胞を処理することにより細胞表面 上の抗原発現を調整し、通常、外来物質により生じるin vivo免疫応答を限定す ることもできる。 細胞を遺伝子治療ツールとして用いる場合には、関心のあるタンパク質供給の 可能な提供者から細胞を得ることができる。まず生検、あるいは手術により提供 者より、あるいは確立細胞系より細胞を得る。生体親和性を有する提供者より同 種細胞を得ることが望ましい。別の方法としては、患者から得た自己細胞を組み 換えDNA技術により調整し、細胞が患者に再移植された際に関心のあるタンパ ク質を十分にin vivo 産生できるような遺伝子配列を取り込ませることもでき る。外来遺伝子物質を細胞(特にヒト細胞)に導入するためのプロトコールおよ び議論の詳細は、文献によく記載されている。代表的なもの(決して陳腐ではな い)としては、米国特許第4,868,116号(1989年9月19日公告)および第4,980,2 86号(1990年12月25日)(いずれもMorgan et al.)、米国特許4,396,601号( 1983年8月2日公告)(Salser et al.)、Anderson WF(1992)Science 256 :808-813、Karson et al.(1992)J.ReprodMed 37:508-514、Hoeg et al .(1990)Trans Assoc.AmPhysicians 103:73-79(いずれも参考文献として引 用)。 肝組織から初代肝細胞を単離するための現在望ましいプロトコールは、以下の 実施例3に示されている。WO88/03785等に記載されている当該分野で知られてい る他の方法も有用であると考えられる。多能性造血幹細胞を用いる場合の単離方 法としては、国際特許出願US92/01968(WO92/15323)に記載されている。この文献 に詳細な説明があるが簡単に述べると、移動する前駆細胞が流入できるような生 体親和性を有するマトリックス物質 を、移動する前駆細胞が流入できる程度の十分な長さのin vivo 部位に移植す る。例としては、Sampath et al.(1983)PNAS 80:6591-6595や米国特許第4 975526号等に開示されているように、調整された骨由来グアニジン抽出マトリッ クスを、基本的にSampath et al.(ibid)の方法に従ってラットに移植する 。3日後、移植片を除去し、マトリックスに伴う前駆細胞を懸濁させ、培養する 。また米国特許第5,061,620号(1991年10月29日公告)(Tsukamoto et al.) にも別の方法が記載されている。 単離細胞の剌激は、基本的に実施例3で記載された方法に従って、モルフォゲ ンでin vitro処理することにより行うことができる。剌激処理は、細胞を剌激 するモルフォゲン濃度および培養期間を適切にすることで無菌条件にて実施する 。望ましい時間および濃度は、医師が経験的に決めることもできる。一般的には 約10分から72時間で十分である。細胞をマトリックスへ付着させるには、少 なくとも3−5時間、望ましくは一夜、マトリックスの存在下で細胞を培養する 。マトリックスに細胞を付着させる効率的な方法は、マトリックス物質の表面に 細胞の濃縮懸濁液を入れ、細胞がマトリックス物質に浸潤および吸収されるよう にする。通常、細胞の付着は個々にあるいは小群にて行われる。モルフォゲンの 付加がない場合は、24時間以内に細胞が再配列を開始してクラスタ−を形成し 、3日以内にほとんどの細胞が支持体に浸透し、有機的に結合して大きなクラス ターを形成する。 特に望ましい実施例では、まずモルフォゲンをマトリックス表面に吸着させ、 次に細胞を付着させる。細胞−マトリックス 構造は、細胞が増殖できるようにin vitroで維持するか(モルフォゲンあるい はモルフォゲン剌激性物質で処理することが望ましい)、あるいは別の方法とし て、細胞がin vivo で増殖(および分化)できるように細胞−マトリックス複 合体を動物に移植する。 モルフォゲン投与により肝特異的部位の移植細胞が損傷あるいは消失組織に代 わるようにする場合には、手術により調整した部位(壊死あるいは硬変組織を手 術あるいは化学的方法による除去など医療分野で知られた方法により除去した部 位)に細胞を供給することが望ましい。細胞をこの部位に供給するには、マトリ ックスに接着させモルフォゲンあるいはモルファゲン剌激剤と共に供給すること が望ましい。 肝特異的部の形態形成許容部位への細胞の供給は、壊死および/または硬変組 織を除去後、あるいは十分に組織を除去後、形態形成許容部位を調整してから行 うことができる。別の方法としては、腸間膜の襞の中など適切な血管形成肝関連 部位に、モルフォゲンあるいはモルフォゲン剌激剤と共に細胞−マトリックス構 造物を移植してもよい。 上記のようにモルフォゲンあるいはモルフォゲン剌激剤と共に細胞を移植する ことにより、移植細胞の増殖およびin vivo生存能力が促進され、重要な関連細 胞の消失や遅延が発生することなく新しい組織が形成される。この方法は現存す るプロトコ−ルの特徴であり、現在のところ実質的に初代の種細胞群を使用しな ければならない。また、文献に記載されているような部分的肝切除の必要のない 本明細書に記載された方法を用いて、肝組織成長を剌激することもできる。最後 に、本明細書で述べ るモルフォゲンは生体の免疫反応に伴う組織障害を阻止し、免疫抑制剤投与の必 要性を低下させる。 IV. バイオアッセイに関する記載 本発明によるモルフォゲンおよびモルフォゲン組成物のinvivo形態形成効果を 評価するための各種の方法を以下に示す。このモルフォゲンタンパク質および組 成物は、当該分野でよく知られている多数の方法の内のいずれかに従い、哺乳動 物に注射あるいは移植手術により投与することができる。組織学的評価 in vivo形態形成の範囲、特に組織修復過程を決定するためには、組織切片の 調整および染色による組織学的検査が望ましい。取り出した移植組織をブアン溶 液(Bouins Solution)に固定し、パラフィン包埋し、6−8μm切片に切断す る。トルイジンブル−あるいはヘモキシリン/エオジン染色により、新しい組織 が最大限に成長していることが明確に認められる。通常は12日目の移植組織を 検査すれば、新しく誘導された組織が含まれていることが十分に認められる。 移植が成功している場合は、誘導された組織成長の段階で成長の進行が同定さ れ、また組織特異的な組織成長が進行するように、組織成長の進行が制御されて いる。 例えば軟骨内の骨の形成では、次のような成長段階がある: (1)白血球(1日目);(2)間葉細胞移動および増殖(2 日目と3日目);(3)軟骨細胞の発現(5日目と6日目);(4)軟骨マトリ ックス形成(7日目);(5)軟骨石灰化(8日目);(6)血管侵襲、骨芽細 胞の発現、新しい骨の形成(9日目と10日目);(7)破骨細胞、骨再形成、 移植マトリックスの融解(12−18日目);(8)小骨における造血骨髄分化 (12日目)。同様に肝組織形成においても、白血球(1日目)、間葉組織移動 および増殖(2日目と3日目)、肝細胞発現(5日目と6日目)、マトリックス 形成および血管形成。生物学的マーカー このような組織学的評価に加え、生物学的マ−カ−も組織形態形成のマ−カ− として用いることができる。有用マ−カ−は、移植組織をホモジネ−トした後に アッセイにより(例:分光光度計)活性を評価できるような組織特異的酵素が挙 げられる。このようなアッセイは、移植組織を動物から取り出してから速やかに 定量して組織形成量を概算するのに有用である。例としてはアルカリフォスファ タ−ゼが破骨細胞マ−カ−として有用である。 モルフォゲンにラベルをつけて(例:放射活性ラベル)新しい組織内での局在 を決定することにより、および/あるいは標準的なパルス追跡ラベル化プロトコ −ルにより循環系からの消失を監視することにより、全身に投与されたモルフォ ゲンの取り込みを追跡することができる。また、組織特異的な分子標識(取り込 みを監視することができ、取り込みが供給されたモル フォゲン濃度と関連する標識)をモルフォゲンに付加することもできる。 V. 治療薬の調製および非経口的投与法 本発明によるモルフォゲンは、哺乳動物の罹患組織あるいは傷害組織の修復に 用いることができる。修復する組織へのアクセスを容易にするため、過度の壊死 あるいは妨害となる傷害組織は、必要に応じ、手術や化学的手法など医療分野で 知られた方法により除去することが望ましい。 次に、無菌性の生体親和性を有する組成物の一部として、移植手術あるいは注 射により、組織部位に直接モルフォゲンを投与する。または、モルフォゲン剌激 性前駆細胞を含有する、無菌性で生体親和性の組成物を、組織部位に投与するこ ともできる。現存する組織部位は罹患あるいは傷害の有無に関わらず、前駆細胞 の増殖および組織特異的分化を許容するような適切なマトリックスとなる。さら に、傷害あるいは罹患組織、特に手術により傷害された組織も、形態形成許容環 境となる。モルフォゲンを全身投与するのみで十分な組織もある。 組織傷害が広範囲におよんでいるような場合は、細胞流入および増殖の十分な マトリックスとはなりえない組織もある。このような場合は、組織部位にモルフ ォゲンあるいはモルフォゲン剌激性前駆細胞を供給するに際し、以下のいずれか の方法により調整される生体親和性を有する適切なマトリックスにより供給する ことが必要である。マトリックスは組織特異的で、in vivo生分解性であり、大 きさが70−850μm、最大150 −420μmの範囲内であることが望ましい。 モルフォゲンの個体への投与にはいろいろな適切な方法がある。モルフォゲン あるいはモルフォゲン剌激剤(以下この両者をまとめて「治療薬」と言う)を、 肝組織に直接投与する(組織部位への注射あるいは局所的に移植された浸透圧ポ ンプからの周期的放出による局所的投与)ことが望ましい。大半の肝組織再生に は現在のところ望ましくはないが、移植組織の生存能力を向上させるためのプロ トコ−ルの一部として、あるいは手術等の治療過程における肝機能維持や加齢や 免疫抑制治療等肝組織障害リスクが高い場合の肝機能維持プロトコ−ルの一部と して、経口投与あるいは全身性注射も有用である。経口投与および非経口投与を 含む全身投与に関する詳細な説明は、例えば出願中の[Atty. Docket CRP-05 9cP](参考文献として引用)に記載されている。形態形成活性タンパク質は、 乳腺抽出物や初乳および57日目乳などの乳と、ヒト血清に存在しており、モル フォゲン投与経路として全身性投与、特に経口投与が有効であることが示されて いることに注目されたい。 モルフォゲンあるいはモルフォゲン剌激剤が局所的注射により投与される場合 は、モルフォゲンを水性溶液とすることが望ましい。溶液は、所望のモルフォゲ ンを患者に供給し、かつ患者の電界質および量バランスに悪影響を与えないよう に、生理的に許容されるものであるとする。従ってモルフォゲンの水性媒体の例 としては、通常の生理食塩水(0.85−0.9%NaCl、0.15M、pH 7−7.4)が挙げられる。モルフォゲン含有水性溶液は、例えばモルフォゲン タンパク質を0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)あるいは0.1%HCl 含有アセトニトリルを含む50%エタノ−ルあるいは等量の溶媒に溶解させるこ とにより調製する。得られた溶液の1容量を、例えば10容量のフォスフェート 緩衝生理食塩水(PBS)(0.1−0.2%ヒト血清アルブミン(HSA)を 含有)に添加する。得られた溶液は十分に撹拌することが望ましい。モルフォゲ ンの溶解度をさらに上げたい場合は、例えばモルフォゲンタンパク質のプロ形態 (緩衝生理食塩水に可溶性の種から成る)などの適切な分子を用いてもよい。実 際、内因性モルフォゲンはこの形成で輸送されていると考えられる。この可溶性 の形態は、モルフォゲン分泌哺乳動物細胞の培養培地から得ることが出来る。ま たは、成熟二量体(あるいはその活性フラグメント)とプロドメインの一部ある いは全部と複合して可溶性種を調製することもできる。溶解性を上げ、特に経口 投与に有用な分子としては、カゼインがある。0.2%カゼイン添加により、O P−1の成熟活性体の溶解性が80%増大する。乳および/あるいは各種血清タ ンパク質の成分も有用である。 非経口投与に有用な溶液は、医薬文献でよく知られているいずれかの方法(例 :Remington's Pharmaceutical Sciences(Gennaro,A.,ed.)Mack Pub.,1990 )により調製することができる。調製には、ポリエチレングリコールのようなポ リアルキレングリコ−ル、野菜由来の油、水素添加ナフタレンなどを添加しても よい。特に直接的に投与するには、グリセロ−ル及び他の高粘度の組成物を添加 してもよい。モルフォゲンのin vivo 放出を制御するには、ヒアルロン酸、コ ラ−ゲン、ポリ酪酸エステル、トリカルシウムフォスフェート、ラクタイド、ラ クタイド/グリコライドコポリマ−などの、生体親和性を有す る、望ましくは生体吸収性の重合物質を賦形剤として添加することもできる。モ ルフォゲンの非経口投与系に有用なものとしては、さらに、エチレン−ビニル酢 酸コポリマ−粒子、浸透圧ポンプ、移植可能な注入システム、リポソ−ムが挙げ られる。 本明細書に記載されているある種のモルフォゲンの成熟体は若干可溶性である が、乳(乳腺抽出物および初乳を含む)に含有されているモルフォゲンの形態は 十分な可溶性を有する。これはおそらく、元来は以下に示す配列を有するプロド メインの一部あるいは全てとモルフォゲン活性を有する成熟体が非共有結合で結 合しているか(V.1参照)、および/または1つかそれ以上の乳成分と結合し ているためと思われる。従って、本発明による化合物は、in vitroあるいは i n vivo の可溶性を向上させ得る分子と結合させることができる。 また本発明による化合物は、モルフォゲンあるいはモルフォゲン剌激剤の標的 を肝組織とし得るる分子と結合させることもできる。このような例としては、肝 細胞や上皮細胞などの肝組織細胞上の表面分子と特異的に反応する抗体、抗体フ ラグメント、その他の結合タンパク質が挙げられる。このような有用標的分子は 、米国特許第5,091,513号等に開示されている単一鎖結合部位技術などにより設 計することができる。 上記のように、本発明によるモルフォゲンはC末端活性ドメインに重要な配列 相同性を共有している。これとは対照的にプロドメインを規定する配列は通常分 岐配列を有する。従って、プロドメインはモルフォゲン特異的である。上記のよ うに、現在までに同定されている各種モルフォゲンは、それぞれ異なる組織で発 現されていることが知られている。既存の理論から限 定されずに考えれば、生体の自然な条件下では、選択されたモルフォゲンは通常 特定の組織に作用していると考えられる。従って、溶液内のモルフォゲン活性体 と結合して同定されているプロドメインの一部あるいは全部が、本発明によるモ ルフォゲンの標的分子として作用する。例えば、プロドメインは標的組織の1つ かあるいはそれ以上の分子に特異的に作用して、プロドメインと結合するモルフ ォゲンをその組織に作用させる。モルフォゲンを肝組織に標的させる有用分子と してはさらに、モルフォゲンプロドメインの一部あるいは全部が挙げられる。上 記のようにプロドメインよりなるモルフォゲン種は、モルフォゲン分泌細胞の培 養培地より得られる。あるいは、成熟二量体(あるいはその活性フラグメント) とプロドメインの一部あるいは全部とを複合することにより、組織標的種を調製 することもできる。 最後に、上記モルフォゲンあるいはモルフォゲン剌激剤は、単独であるいは、 肝機能維持に有効であることが知られている分子(「コファクタ−」、特に症状 軽減性のコファクタ−)、すなわち非ステロイド系抗炎症剤、防腐剤、坑生物質 などと組み合わせて投与することもできる。 本明細書で記載される化合物は、医薬的に許容される非毒性賦形剤および担体 を添加することにより医薬組成物に調製することができる。上記のように、この ような組成物は、特に溶液や懸濁液として局所的あるいは全身的に直接投与する か、錠剤やカプセルとして経口的に投与するか、あるいは粉末、点鼻薬、エアロ ゾルとして投与することができる。 ヒトあるいは他の哺乳動物に投与するための組成物の調製は、 患者の病状を実質的に除去するかあるいは軽減させる(肝細胞の障害後の傷害あ るいは消失肝組織の再生を剌激することを含む例付加的傷害の阻止)のに十分な 時間適切な濃度を提供し、上記の肝疾患および肝障害を治療しうる量と、組織障 害が予想される場合に肝組織を保護するのに効果的な量を調整することができる 。 当該分野の専門家であればわかるように、医薬組成物における化合物の濃度は 、投与される薬剤の用量、その化合物の化学的特徴(例:疎水性)、投与経路な どの要因により変動する。投与される治療薬の望ましい用量は、肝疾患の種類と 進行程度、当該患者の全身的健康状態、選択された化合物の関連する生物学的活 性、賦形剤の調整、投与経路などに基づき変動する。一般的に、本発明による化 合物は、液剤として投与されるためには、約0.001ないし10%w/vの化 合物を含有する水性生理的緩衝液として用いることができる。通常の用量範囲は 、約10ng/kg/日であり、望ましい用量は約0.1μg−100mg/k g/日である。モルフォゲン用量としては、0.1−100μg/kgが望まし い。健康な成人ラットに21日間成熟モルフォゲン(例OP−1、20μg)を 毎日投与した場合、モルフォゲン誘発性病変は観察されない。また、健康な新生 児マウスに10日間モルフォゲン(例:OP−1)を10μg全身注射しても、 肉眼的異常所見は認められない。 本発明による方法でモルフォゲンを全身的に投与する場合、治療初期には高用 量のモルフォゲンを使用することが望ましい。それ以降は維持量でよい。その後 の投与は、一定の間隔で血中モルフォゲン濃度を監視することにより決定するこ とができる。 肝組織への傷害が、手術や他の医療行為の一部として故意に誘発される場合は 、外傷が誘発される前か誘発されると同時にモルフォゲンを供給することが望ま しい。また、手術においては予防的にモルフォゲンを投与することが望ましい。 どのような場合においても、モルフォゲンの最適投与量は1−100μg/kg である。 これとは別の方法として、あるいは付加的な方法として、上記のように、内因 性モルフォゲンレベルを増大させうる薬剤の有効量を、上記のいずれかの投与経 路により投与してもよい。例えば、肝組織細胞あるいは遠隔細胞からのモルフォ ゲン産生および/または分泌を剌激することができ、肝臓を標的とする薬剤を、 治療の対象となる神経組織と関連するグリア細胞に直接モルフォゲンを投与する こと等により、哺乳動物に投与することができる。所定の組織の内因性モルフォ ゲンレベルを調整しうる薬剤を同定し、また評価する方法は、本明細書の実施例 9に記載されており、さらに詳細については国際特許出願US92/07359(WO93/05/7 2)に開示されている。簡単に述べると、化合物と試験組織あるいは細胞とをin vitro で、化合物がその組織の細胞により産生されるモルフォゲンの産生(発現 および/または分泌)を許容するのに十分な時間培養することにより、候補化合 物を同定することができる。適切な組織あるいは組織の培養細胞は、肝臓組織細 胞から成っている。 モルフォゲンを候補化合物で処置しながらその濃度を評価するための望ましい 検出法は、モルフォゲンと特異的に反応しかつモルフォゲンとの複合体の一部と して検出される、抗体又は適当な結合タンパク質を用いるイムノアッセイである 。イムノ アッセイは、モルフォゲンに対するモルフォゲンに特異的な抗体と文献で知られ る標準的な方法を用いて行う。内因性モルフォゲンを剌激し得る薬剤は、医薬組 成物として調製し、本発明で記載された方法で投与することができる。V.A.可溶性モルフォゲン複合体 水性溶液中の改善された可溶性を持つ、基本的にアミノ酸から構成されるモル フォゲンの現在において望ましい形態は、モルフォゲンファミリー、対立遺伝子 変異、同種変異又はその他の配列変異の一部のあるいは全部のプロ領域からなる ペプチドと複合するモルフォゲンファミリーで特徴づけられる7つあるいはそれ 以外のシステイン残基パターンを有する、少なくとも100個のアミノ酸ペプチ ド配列からなる二量体モルフォゲンタンパク質である。二量体モルフォゲンタン パク質は2つのペプチドと複合することが望ましい。また、二量体モルフォゲン タンパク質がプロ領域ペプチドと複合するには、非共有結合で結合していること が望ましい。プロ領域ペプチドは、少なくともN末端に特定のモルフォゲンプロ 領域を規定する18のアミノ酸から構成される。最も望ましい具体例では、プロ 領域の実質的に全長を規定するペプチドを用いる。 他の適切なモルフォゲン形態としては、このようなモルフォゲンタンパク質の 非切断プロ形態の二量体と「ヘミ二量体」があり、二量体の1つのサブユニット はタンパク質の非切断プロ体であり、他のサブユニットはタンパク質の成熟体に より構成される。また、このような形態の短縮型(非切断プロドメイン ペプチドと非共有結合で結合していることが望ましい)も含まれる。 上記のように有効なプロドメインとしては、全長プロ領域、各種の短縮型(特 に蛋白分解のArg−Xaa−Xaa−Arg切断部位で切断された短縮型が挙 げられる。例えばOP−1におけるプロ配列として可能なものには、30−29 2残基(全長体);48−292残基;158−292残基が含まれる。可溶性 OP−1複合体の安定性は、プロ領域が48−292残基短縮型のような短縮型 よりも全長体で構成されている場合に向上する。これは30−47残基が他のモ ルフォゲンのN末端領域と配列相同体であり、全てのモルフォゲンの複合安定性 を向上させるのに特に有用であると考えられるからである。従って現在望ましい プロ配列は、ある特定モルフォゲンのプロ領域の全長体をコ−ドする配列である 。他に有用性があると考えられるプロ配列としては、特に1つあるいはそれ以上 のモルフォゲンプロ配列のN末端領域に由来する配列を取り込んでいるような、 生合成プロ配列が挙げられる。 当該分野の通常の技術を有する専門家が予測するように、プロ領域をコ−ドす る有用配列は、既知のモルフォゲンをコ−ドする遺伝子配列により得ることがで きる。または、1つあるいはそれ以上の既知モルフォゲンからはキメラプロ領域 を構成することもできる。さらに、1つあるいはそれ以上の既知プロ配列の変異 配列を合成することもできる。 さらに別の望ましい態様では、有用プロ領域ペプチドには、OP1あるいはO P2のプロ領域配列の少なくともN末端の18アミノ酸をコ−ドするDNAある いはRNA配列と緊縮条件 下でハイブリッド結合する核酸、すなわち配列番号16および20の各々の136− 192と152−211のヌクレオチド、によりコ−ドされるアミノ酸配列から 構成されるポリペプチド鎖が含まれる。 V.A.1 馴化培地あるいは体液からの可溶性モルフォゲン複合体の分離 モルフォゲンは可溶性複合体として哺乳動物により発現される。しかし通常は この複合体を分離するには、精製溶液に、洗剤、アルコ−ル、有機溶媒、カオト ロピック剤(chaotropicagent)、溶液のpHを低下させるために添加する化合 物などの変性剤で処理するのが一般的である。馴化培地(あるいは、血清、脳脊 髄液、腹水などの体液でもよい)より可溶性タンパク質を、変性剤を使用しない で精製するための現在望ましいとされるプロトコ−ルは、下記に記載されている 。この方法は高速であり、再現性があり、可溶性モルフォゲン複合体を実質的に 純粋な形態で分離する。 馴化培地からの可溶性モルフォゲン複合体の分離は、変性剤を使用せずに簡単 な3段階クロマトグラフィ−で実施される。このプロトコ−ルでは、培地(ある いは体液)が、アフィニテイカラム、イオン交換、ゲル濾過の3つのクロマトグ ラフィ−にかけられる。アフィニテイカラムは、Zn−IMACカラムである。 現在のプロトコ−ルは各種モルフォゲンの精製に一般に適用でき、下記のプロト コ−ルを多少変えるだけで、モルフォゲンはすべて分離可能であると考えられる 。別の方法として は、特定のモルフォゲンプロドメインに特異的な抗体等を用いた標準的な方法に よるイムノアフィニテイカラム(複合化、例えばプロテインA−共役セファロ− スカラム)等でも分離される。イムノアフィニテイカラムによるプロトコ−ルは 、文献に十分に記載されている(例:Guide to Protein Purification、M.De utscher ed. Academic Press、San Diego、1990、特にVII部およびXI部参 照)。 この方法では、文献に記載されているように、哺乳動物のCHO細胞(チャイ ニ−ズハムスタ−卵巣細胞)にOP−1を発現させる(例:国際特許出願US90/0 5903(WO91/05802)参照)。まず0.5%FBS含有CHO細胞馴化培地を、固定 化Metal-Ionアフィニテイクロマトグラフィ−(IMAC)を用いて精製する。 馴化培地由来の可溶性OP−1複合体はZn−IMAC樹脂への選択性が非常に 高く、結合複合体の効率的溶出には高濃度のイミダゾ−ル(50mMイミダゾ− ル,pH8.0)が必要である。このZn−IMAC操作により、血清汚染タン パク質塊から、フロ−スル−および35mMイミダゾ−ル洗浄画分に可溶性OP −1が溶出され、分離することができる。次にZn−IMAC精製可溶性OP− 1を、20mMNaPO4(pH7.0)で平衡化したS−セファロ−スカチオン交換 カラムにかけ、50mMNaClで溶出する。このS−セファロ−ス工程で、可 溶性OP−1複合体がさらに精製濃縮され、次のゲル濾過工程用調製物が得られ る。得られたタンパク質はTBSで平衡化したセファクリルS−200HRカラ ムにかけられる。実質的に同じプロトコ−ルを用いて、血清、脳脊髄液、腹水な どの1つあるいはそれ以上の体液から、可溶性モルフォゲンを 分離することもできる。 IMACは、3カラム量の0.2M ZnSO4で荷電されたキレ−トセファ ロ−ス(Pharmacia)を用いて行う。馴化培地をpH7.0に滴定し、20mM HEPES(pH7.0)で平衡化したZN−IMAC樹脂に直接かけ、500m M NaClで溶出する。Zn−IMAC樹脂には樹脂1mLあたり80mLの 開始馴化培地を流す。その後、カラムを平衡化バッファで洗浄し、汚染タンパク 質の大半を平衡バッファ内の35mMイミダゾ−ル(pH7.0)で溶出する。次に 可溶性OP−1複合体を50mMイミダゾ−ル(pH8.0)にて20mM HEP ESおよび500mM NaClに溶出する。 可溶性OP−1複合体を含有する50mMイミダゾ−ル溶出物は、9倍量の2 0mM NaPO4で希釈し、20mMNaPO4(pH7.0)で平衡化したS−セ ファロースカラム(Pharmacia)にかけ、50mM NaClで溶出する。S− セファロ−ス樹脂に樹脂1mLあたり800mL等容量の開始馴化培地を流す。 その後、S−セファロ−スカラムを平衡化バッファで洗浄し、100mM Na Clで溶出し、20mMNaPO4(pH7.0)の300mMおよび500mM N aClで溶出する。300mM NaClは、さらにゲルろ過クロマトグラフィ −により精製する。300mm NaCl溶出物の内の50mlを、トリス緩衝 生理食塩水(TBS)、50mMトリス、150mM NaCl(pH7.4)で平 衡化した5.0×90cm セファクリルS−200HR(Pharmacia)にかけ る。カラムの溶出は、流速5mL/分で行い、10mLの分画を集める。可溶性 OP−1の分子量は、アルコ−ルデヒドロゲナ−ゼ(ADH、 150kDa)、ウシ血清アルブミン(BSA、68kDa)、炭酸脱水酵素( CA、30kDa)、チトクロ−ムC(cytC、12.5kDa)などのタン パク質分子量標準物との比較により明確に決定される。S−200カラム分画の 純度は、コマシアンブル−で染色した標準的な15%ポリアクリルアミドSDS ゲル上で分離することにより決定される。成熟OP−1とプロドメインは、プロ ドメインから成熟OP−1を分離した後に標準的な逆相C18HPLCを用いて N末端配列分析により同定される。 可溶性OP−1複合体は、分子量110kDaで溶出される。これは、成熟O P−1二量体(35−36kDa)と2つのプロドメイン(各39kDa)が結 合した可溶性OP−1複合体の予想された構成と一致する。最終複合体の純度は 、還元15%ポリアクリルアミドゲルに適切な分画を流すことにより証明するこ とができる。 S−200あるいはS−200HRカラムから得られた複合体含有分画を逆相 C18HPLCカラムに流し、標準的な手法によりアセトニトリルグラジエント (0.1%TFA)に溶出することにより、複合体の成分を確認することができ る。この手法により複合体は、プロドメインと成熟種に分離される。次にこのよ うにして得られた分離種を、標準的な手法(例:Guideto Protein Purificati on 、M.Deutscher ed.、AcademicPress、San Diego、1990、特に602-613参照) を用いてN末端配列同定を行い、36kDaタンパク質と39kDaタンパク質 を、各々成熟モルフォゲンと、分離切断されたプロドメインとする。哺乳動物細 胞産生OP−1から分離されたプロドメイ ンのN末端配列の同定により、プロ領域には、元来の形態(配列番号16の30 残基より開始)と、短縮型(配列番号16の48残基より開始)の2つの形態が あることがわかった。分離された成熟体のポリペプチドサブユニットのN末端配 列同定により、成熟配列のN末端範囲が、配列番号16の293、300、31 3、315、316及び318残基より開始されること、そしてこれらが標準的 な骨誘導アッセイにより活性を有することが確認された。 V.A.2. In Vitro可溶性モルフォゲン複合体形成 培養培地あるいは体液から可溶性複合体を精製する別の方法としては、可溶性 複合体を精製プロドメインおよび成熟二量体種から調製することができる。複合 体の形成が成功するためには、これらの折り畳み分子構造をジスルフィド結合を 損傷させずにほどくのに十分な変性条件下で構成成分を結合させることが必要で ある。変性条件は、細胞内小胞の環境と同様に、折り畳みがゆるんだ条件下で切 断プロドメインが成熟二量体種と結合できることが望ましい。次に溶液内の変性 剤の濃度を、制御条件下で、望ましくは段階的に低下させ、二量体とプロ領域が 再度適切に折り畳み構造をとるように、しかもプロドメインと二量体との結合は 維持されるようにすることが望ましい。有用変性剤としては、4−6M尿素ある いは塩酸グアニジン(GuHCl)の緩衝溶液(pH4−6、望ましくはpH6 −8)が挙げられる。次に可溶性複合体を制御条件下に透析するか、あるいは最 終変性剤濃度が0.1−2M以下の、望ましくは1− 2Mの尿素あるいはGuHCl溶液に希釈し、望ましくはさらに生理食塩緩衝液 に希釈することにより、複合体を形成する。タンパク質精製/復元操作と理論に ついては文献によく記載されており、適切な復元プロトコールを実施するための 詳細は、当該分野の専門家であれば十分にわかる。参考文献としては、Guide t o ProteinPurification 、M.Deutscher ed.、Academic Press、San Diego,19 90、特に第V部が挙げられる。複合体の形成は、1つかあるいはそれ以上のシャ ペロン(chaperone)タンパク質を添加することによって促進することもできる 。 V.A.3 可溶性モルフォゲン複合体の安定性 高度に精製された可溶性モルフォゲン複合体の生理食塩水溶液(例:トリス緩 衝生理食塩水(TBS)および燐酸緩衝生理食塩水(PBS))中における安定 性は、多数の手段により向上させることができる。現在望ましい方法としては、 プロ配列の少なくとも初めの18アミノ酸(例:配列番号16の30−47残基 )から成り、望ましくはプロ領域の全長から成るプロ領域の手段によるものであ る。残基30−47は他のモルフォゲンのN末端領域と相同性を有する配列であ り、全てのモルフォゲンの複合体安定性を促進する特別有用な部分であると考え られる。可溶性モルフォゲン複合体の安定性を向上させる別の手段としては、3 種の添加剤を使用するものがある。添加剤の例としては、塩基性アミノ酸(例: L−アルギニン、リジン、ベタイン);非イオン性界面活性剤(例:Tween 80あるいはNonIdet P−120);キャリアタンパク質(例: 血清アルブミンおよびカゼイン)が挙げられる。これらの添加剤の有用な濃度は 、塩基性アミノ酸の場合1−100mM、望ましくは10−70mMであり(5 0mMを含む)、非イオン性界面活性剤の場合0.01−1.0%、望ましくは 0.05−0.2%であり(0.1%(V/V)を含む)、キャリアタンパク質の 場合、0.01−1.0%、望ましくは0.05−0.2%(0.1%(w/v) を含む)である。 VI.実施例 実施例1. モルフォゲン発現組織の同定 モルフォゲンの組織内分布の測定は、一組織内に発現する異なるモルフォゲン の同定、および新しい関連モルフォゲンの同定に用いることができる。また、組 織内分布を用いて、モルフォゲン剌激剤として可能性があるもののスクリーニン グおよび同定に使用できる有用なモルフォゲン生成組織の同定を行なうことがで きる。モルフォゲン(又はそのmRNA転写体)は、異なる組織内で標準的な分析法 により、また発現が少ない組織内で標準的な分析法をわずかに変形して、容易に 同定される。例えば、タンパク質分布は、標準的なウェスタンブロット分析法又 は蛍光イムノ法により、モルフォゲン又は目的のモルフオゲンに特異性を示す抗 体を用いて測定することができる。同様に、モルフォゲン転写体の分布を、標準 的なノーザンハイブリッド形成プロトコルおよび転写体特異プローブを用いて測 定することができる。 転写体と特異的にハイブリッドを形成し、目的の転写体を他の類縁の転写体と 区別できる任意のプローブを使用することができる。本明細書で説明するモルフ ォゲンは、活性なC末端ドメインにおける配列の相同性が高いので、特異モルフ オゲン転写体の組織内分布は、未熟タンパク質のプロ領域及び/又は成熟タンパ ク質のN末端領域に特異なプローブを用いて測定するのが最良である。その他の 有用な配列は、3'非コード化領域にフランキングする停止コドン直後の配列であ る。配列のこれら の部分は、本明細書に記載したモルフォゲンの中でも相当違いがあり、従って各 タンパク質に特異的である。例えば、特に有用なVgr-1特異プローブ配列はPvuI I-SacIフラグメント、つまり翻訳されていないプロ領域の一部分と成熟配列のN 末端の両者をコード化する265 bpのフラグメントである(cDNA配列の説明につい てはLyons et al.(1989)PNAS 86: 4554-4558を参照)。同様に、特に有用 なmOP-1特異プローブ配列は、BstX1-BglI フラグメントつまりmOP-1プロ領域の 約3分の2を占める0.68 Kb配列、StuI-StuIフラグメントつまり7-システイン領 域の直ぐ上流の0.2 Kb配列、およびEar1-Pst1フラグメントつまり3'未翻訳配列 の一部分を含む0.3 Kbフラグメントである(配列番号No.18参照、ここでプロ領 域は本質的に30-291残基で規定される)。同様な方法を、たとえばhOP-1(配列 番号No.16)あるいはヒト又はマウスのOP-2(配列番号No.20および22)を用い て行なうことができる。 合成により、又は配列のクローンにより得たこれらのモルフォゲン特異プロー ブを用いて、当業者によく知られた標準的な方法で哺乳類の組織中のモルフォゲ ン転写体を同定することができる。簡単に言えば、Chomoczyaski et al. ((1 987)Anal.Biochem 162:156-159)の方法および次に説明するような標準的な方 法により、様々な成熟したネズミ(murine)組織(たとえば、肝臓、腎臓、睾丸 、心臓、脳、胸腺および胃)から全部のRNAが調製される。Poly(A)+ RNAは、オ リゴ(dT)-セルロースクロマトグラフィー(たとえば、Pharmacia LKB Biotechno logy,Inc.のタイプ7)により調製する。各組織からのPoly(A)+RNA (通常15 μg)を1%のアガロース/ホルムアルデヒド ゲル上で分画し、ナイトラン(Nytran)膜(Schleicher & Schuell)上に移す。移 した後、ナイトラン膜を80℃で熱し、RNAをUV光下(通常1mW/cm2で30秒)で架橋 結合させる。ハイブリッド形成の前に、適当なプローブを熱により変性させる。 ハイブリッド形成は、40%ホルムアミド、5 x Denhardts、5 X SSPE、0.1% SDS の混合ハイブリダイゼーションにより、37℃で約15時間、およそ1rev/minで、 ローラーボトル装置内で回転するルサイトシリンダー内で行なう。ハイブリッド 形成の後、非特異的なものは50℃で0.1x SSPE、0.1%SDS中において、フィルタ ーから洗浄する。 Vgr-1、OP-1、BMP2、BMP3、BMP4、BMP5、GDF-1およびOP-2を含む、発達中のお よび成熟した組織中の様々なモルフォゲンの組織内分布を示す例は、国際特許出 願US92/01968(WO92/15323)、および、Ozkaynak,et al.,(1991)Biochem.B iophys.Res.Commn. 179:116-123、およびOzkaynak.et al.,(1992)(J.Biol .Chem.267 :25220-25227)に開示されている。その開示は本明細書中に援用す る。本明細書で説明する一般的なプローブ法を用いて、これらのモルフォゲンの 特異プローブによるノーザンブロットハイブリッド形成分析法により、脳、脾臓 、肺、心臓、肝臓および腎臓の組織をプローブすると、腎臓に関連する組織がOP -1の主たる発現源であり、脳、心臓および肺の組織が第二の発現源であるらしい ことが分かる。肺組織はVgr-1、BMP5、BMP4およびBMP3の主たる組織発現源のよ うである。より低濃度のVgr-1はまた、腎臓組織および心臓組織に見られ、肝臓 はBMP5の第二発現源で、脾臓はBMP4の第二の発現源であるように見える。GDF-1 は主として脳組織に発現するよう である。現在のところ、OP-2は主として初期の胚組織に発現するようである。具 体的には、ネズミの胚および生後6日の動物のノーザンブロットにより、8日目 の胚に豊富なOP2の発現が見られる。発現は、17日目の胚において有意に減少し 、生後の動物では検知されない。 実施例2. 発達中の肝臓組織中のモルフォゲンの限局化 発達中の胚における肝臓の形成開始は、14日目に生じる。実施例1で説明した ハイブリッド形成プロトコルにより、胚発生中の肝臓形成開始時にモルフォゲン 発現が同定された。具体的には、ネズミの胚の肝臓組織(15日目および20日目に プローブされた)と生後のマウスの肝臓組織(生後7、14、21および28日目にプ ローブされた)から分離したmRNAのノーザンブロットにより、発生する肝臓組織 中のmOP-1の発現は、肝臓形成中のみであることが分かった。詳しくは、図1に 示すように、mOP-1 RNAは15日目の胚において顕著に発現し、その後健康な肝臓 組織中でずっと少ない量が発現する。同図において、レーン2および3は、各々 15日目と20日目の胚組織から得たRNAを含有し、レーン4−8はそれぞれ生後3 、7、14、21および28日目の動物から得たRNAを含有し、レーン9は分子量はし ご(molecular weight ladder)である。レーン1および9は標識である。ノー ザンブロットで、mOP-1RNAは、約4kbおよび2.2kb又は2.4kbの単独のバンドおよ び1.8kbの短いバンドとして発現する(たとえば、Ozkaynak,et al. (1991)Biochem.Biophys Res.179 :116-123 参照)。 実施例3. ラットの肝細胞に対するモルフォゲンの分裂誘発効果 モルフォゲンが初代肝細胞の増殖を誘起する能力は、ラットの肝臓から分離し た初代肝細胞を用いる次のアッセイによりinvitroで実証することができる。特 に断らない限り、使用した化学物質は、標準的な市販の試薬であり、Sigma Chem ical,Co.,St.Louis、Calbiochem,Corp.,San DiegoおよびAldrichChemical Co.,Milwaukeeを含むいくつかのメーカーから容易に入手できる。 ラットの初代肝細胞の培地は、実質的にFausto等(Fausto et al.(1987)Cel l Separation: Methods and Selected Applications (細胞分離:方法および応 用例)4:45-77、これは引用により本明細書中に援用する)が記述している2段 階コラゲナーゼ消化により調製した。簡単に述べると、オスのラット(たとえば 、CD strain,Charles River Laboratories,Wilmington,MA)の肝臓に、Ca2+ フリー且つMg2+フリーのハンクスの平衡塩類溶液を30-40 ml/minのフローで10分 間、門静脈を経由し潅流させ、次にCa2+を含む媒体(Hepes緩衝液)中の0.05%コ ラゲナーゼにより10分間潅流させる。肝臓の被膜を除去し組織からの細胞を振と うにより結合をゆるめ(loose)、ろ過した肝細胞を細胞懸濁液を50 xgで25分間 、繰り返し遠心分離器で回収した。 肝細胞懸濁液には、それ以外の細胞(non-parencymal cell)は事実上混合し ていなかった。細胞(一皿あたり2 x 105)を、 ウシの胎児の5%血清(fetal bovine serum: FBS)、1mMのピルビン酸塩、0.2mM のアスパラギン酸塩、1mMのプロリン、0.2mMの血清、2mMのグルタミン、および1 mlあたり0.5μgのヒドロコチゾンと1μgのインシュリンを含むMEM(modified Eagle's medium:変性したイーグルの媒体、Gibco,Long Island)中のラットの 尾のコラーゲンでコーティングした35-mmの皿上で、平板培養した。細胞は37℃ の標準下で24時間定温放置し、その後、増殖媒体は血清フリーのMEMと取り替え た。 次に細胞培地を、(1)媒体1mlあたり1-100ngの範囲内のモルフォゲン量でモル フォゲンを投与されるウェル、および(2)このような投与を受けない比較対象基 準、の二群に分けた。この実施例では、OP-1を試験対象のモルフォゲンとした。 次に、細胞をさらに18-24時間定温放置し、その後ウェルは2μCi/wellの3H-チ ミジンでパルス標識され、さらに6時間定温放置した。次に、過剰の標識を0.15 MのNaclの冷却溶液を用いて洗い流した。次に、10%トリクロロ酢酸250μlを各 ウェルに添加し、そのウェルを室温で30分間定温放置した。次に、細胞を冷蒸留 水で三回洗浄し、37℃で30分間にわたり1%硫酸ドデシルナトリウム(sodium d odecyl sulfate: SDS)250μlを添加し溶解させた。次に、細胞溶解液を当業 でよく知られる標準的な方法により採取し、3H-チミジンの細胞DNAへの取り込み の程度を、細胞の分裂促進活度を示す液体シンチレーションにより測定した。 初代肝細胞培地のモルフォゲン処理により、DNAへの3H-チミジン取り込みが有 意に剌激され、従って肝細胞増殖が促進される。血清フリーの媒体1ml中の20ng のOP-1によって剌激さ れる有糸分裂誘発は、10%のフレッシュな血清のみによる分裂誘発効果に匹敵す る。これに対して、TGF-Bのように局所的に作用する他の増殖要因は、初代肝細 胞の増殖を剌激しない(Fausto et al.(1991)Ciba Found Symp 157:165-174参 照)。 実施例4. モルフォゲン誘発による肝組織再生 肝細胞は、組織の損失の後に欠損を補う増殖をする顕著な能力を有するが、肝 臓の修復性は胚の形態形成とは著しく異なる。具体的には、肝葉が部分的に又は 完全に除去される部分的肝切除の後に、無傷の葉内で分化する肝細胞の限定的な 増殖能力により、残された無傷の葉(lobe)は急速に増殖し重量が倍増する。しか しながら、切除された葉自体は再生しない。次の実施例は、切除した組織葉の再 生を含めて、部分的肝切除後に失った肝組織をモルフォゲンが再生させる能力を 実証する。次に説明するプロトコルは、たとえば、Higgins、Braun等(Higgins et al.(1931)Arch.Pathol12:136-202およびBraun et al.(1969)PNAS 8 6:1558-1562(引用により本明細書中に援用する))記述している標準的な部分 的肝切除プロトコルの変性である。 モルフォゲン、たとえば精製した組換え体のヒトOP-1成熟型を、0.1%のトリフ ロロ酢酸(又は相溶性がある酸)を含有する50%エタノール(又は相溶性がある 溶媒)中に溶解化した(1mg/ml)。注射可能なOP-1溶液を、1容のOP-1/溶媒- 酸ストック溶液を、9容の滅菌PBS(リン酸緩衝溶液)中の0.2%ラット血清アル ブミンで希釈することにより調製した。 成長期のラット又は老齢のラットをケタミンを使用して麻酔 した。二枚の肝葉(左と右)を切除し(葉の約1/3)、モルフォゲンを切り端に 沿った複数の部位に局所的に注射した。注射したOP-1の量はPBS/RSA(リン酸緩 衝溶液/ラット血清アルブミン)注射用緩衝液100中の100μgであった。プラシ ーボ(placebo)サンプルはOP-1を含まない注射用緩衝液であった。各群におい てそれぞれ5匹のラットを使用した。標準的な外科的処置により傷を閉じ、ラッ トに通常の餌を食べさせ水道水を飲ませた。 12日後、ラットを殺し肝臓の再生を目視により観察した。図2の顕微鏡写真は 、OP-1の肝組織形成に与える再生効果を劇的に表している。同図で、矢印は処理 した葉を示す。OP-1を注射した群は切除した葉組織の再生を含む肝組織の完全な 再生を示し、肝臓に傷跡は見られなかった(マウス2)。それに対して、PBSの みを注射した対照群では、切除した葉組織は再生されなかった(マウス1)。こ のサンプルは、元の切り傷を残している。 関連した実験において、マウスを部分的に肝切除し又は疑似手術し、肝組織か ら分離したRNAにノーザンブロットを実施した。どのマウスもモルフォゲン処理 をしなかった。ノーザンブロット分析法(mOP-1-特異標識オリゴヌクレオチドで プローブして、図3参照)により測定されるように、モルフォゲン処理を行わな いと、部分的肝切除後に内因性モルフォゲンの濃度が有意に上昇することはない 。同図において、レーン2、4、6、8、10、12および14は、部分的肝切除を施 したラットから得たサンプルであり、レーン3、5、7、9、11、13および15は 疑似手術を施したラットから得たサンプルであり、およびレーン 1と16は標識である。サンプルは術後12時間から96時間まで、6時間間隔で採取 した。 実施例5. 毒素誘導による組織損傷後に再生する肝臓組織中のモルフォゲン発 毒物誘導による組織損傷後の肝臓組織の修復は、肝細胞始原細胞の増殖および 分化を含む。この組織修復は、胚形成中に生じる組織の形態発生カスケードを擬 態しているように見える(Fausto,et al.(1989)Lab.Investigation 60:4-1 3)。 次の実施例で実証するように、ガラクトサミン又は四塩化炭素(CCl4)誘導によ る肝臓損傷後の肝組織再生中、モルフォゲン発現は有意に増大する。実験は本質 的に、Kuhlmann等(Kuhlmann et al.,(1980)Virchows Arch 387:47-57(引用 により本明細書に援用する))が記述している方法で実施した。 この実験で、雄のラットに、体重1kgあたり0.75gのガラクトサミン-HClの腹 腔内注射を0日目に一回投与し、1-7日後と10日後に採取した肝組織サンプル の標準的なノーザンブロットによりモルフォゲン発現をモニターした。OP-1の発 現は、この肝組織再生期間中に有為に増大し、モルフォゲンが組織再生において 果たす有意な役割を果たすことを示した。図4に、ノーザンブロットの結果を示 す。図4において、レーン1-8は0-7日後に採取したサンプルであり、レーン 9は10日後に採取したサンプルである。レーン10は分子量標識を含有する。OP-1 mRNAは3-7日目に、顕著な発現スパイクを表す。CCl4誘導による組織損傷(体 重1kgあたり1.5gのCCl4の経口投与によりCCl4 中毒を誘導する)後、剌激される組織再生に同様の結果が見られる。12時間後、 およびその後少なくとも72時間後まで継続するハイブリッド形成のスパイク(sp ike)により、モルフォゲン(標準的なノーザンブロットにより測定されるmOP-1 mRNA)の有意な発現が同定される。 実施例6. 細胞性および体液性炎症反応のモルフォゲン阻害 本明細書に記述するモルフォゲンは、免疫学的応答の媒介による肝組織の損傷 を伴う組織損傷を軽減するために用いることができる。この組織損傷の詳細、お よびこの損傷が予期される場合、たとえば移植中の組織損傷を軽減し、且つ細胞 保護効果を与えるモルフォゲンの効用の詳細は、国際特許出願US92/07358(WO93 /04672)に開示されている。このような損傷の主因は、たとえば肝臓への血液供 給量の減少、及び/又は門動脈の部分的又は完全閉塞に起因する。国際特許出願 US92/07358(WO93/04672)に記述されるように、モルフォゲンは虚血−再潅流損 傷による心筋組織の損傷を軽減することが示されている。モルフォゲンはまた、 肝組織に類似する組織の損傷を軽減する。 本明細書に記述するモルフォゲンは、単核食細胞が正常に活性化する条件下で 、たとえば組織損傷又は異物の存在に対する応答において、単核食細胞の多核化 を阻害する。たとえば、モルフォゲンが存在しない場合、無機物を含んだ骨、二 酸化チタン等のセラミック、又は多核巨大細胞形成を誘発するその他の任意の基 質等を含む移植基質物質(皮下移植等)は、多核巨大細胞、たとえば異物に応答 し破壊するよう剌激され活性化した 食細胞により迅速に包囲される。しかしながら、モルフォゲンが存在する場合は 、補充された食細胞は、単核の始原細胞のままであり、マトリックス物質は影響 を受けない。図5で、皮下移植した二酸化チタン基質の組織学的な結果の図示に より、モルフォゲンの上記の効用を表す。同図で、"mg"は多核巨大細胞(multin ucleated giant cells)であり、"ob"は骨芽細胞(osteoblasts)である。図5B に示す基質はモルフォゲン(OP-1)とともに移植され、基質周囲に新規に形成し た骨芽細胞を明白に表す。それに対して、図5Aに示す基質はモルフォゲンなしで 移植され、基質周囲に広範囲に及ぶ多核巨大細胞形成を明白に表す。即ち、哺乳 類の過剰な骨塊の損失に対するモルフォゲンの抑制効果はまた、これらの巨大細 胞の活性化を阻害することを含む。 さらに、本明細書に記述するモルフォゲンはまた、哺乳類における異抗原に対 する応答により剌激された抗体の生成を阻害する。具体的には、ウシの骨のコラ ーゲンマトリックスが単独でラットの骨部位に移植された場合、移植後4週間間 隔で(たとえば12-20週の間)採取した血液サンプルで実施した標準的なアンチ −ウシコラーゲンELISAの実験により分析すると、コラーゲンに対し標準的な抗 体の応答が剌激される。本質的に、Nagler-Anderson等(Nagler-Anderson et al ,(1986)PNAS 83:7443-7446(引用により本明細書に援用する))記述の処置 に従ってELISAにより測定される血清アンチコラーゲン抗体滴定量は実験中一貫 して上昇した。しかしながら、マトリックスがモルフオゲン(たとえば、実質的 にU.S.Pat.No.4,968,590に記述されているように、マトリックス内で分散し 吸収され るOP-1)とともに移植された場合、アンチ‐ウシコラーゲン抗体生成 は顕著に 抑制された。モルフォゲンが体液性応答を抑制する上記の効能により、リウマチ 様関節炎等の自己抗体疾患を含む自己免疫疾患に伴う組織の損傷を軽減するモル フォゲンの効用をさらに明白にする。 実施例7. 線維形成及びはん痕組織形成におけるモルフォゲン効果 本明細書に記述するモルフォゲンは、損傷組織又は喪失組織の組織形態形成を 誘導する。これらのタンパク質が新しい組織を再生させる能力は、また、これら のタンパク質の抗炎症効果により増大する。次に示すのは、モルフォゲンの間葉 細胞の移動と蓄積を誘導する能力を実証する、一連のin vitroにおける実験であ る。さらに、実験によりモルフォゲンはTGF-βと異なり、線維形成又ははん痕組 織形成を剌激しないことが実証される。具体的には、モルフォゲンは原発性線維 芽細胞のコラーゲン、ヒアルロン酸(HA)又はメタロプロテナーゼの生成を剌激 しない。これらの物質は、全て線維形成又ははん痕組織形成に必要である。それ に対し、線維症を誘導することで知られているTGF-βは、本明細書で説明する組 織形態発生は誘導しないが、これらの線維症標識の生成を剌激する。 間葉始原細胞の化学走性および移動は、実質的に、Fava,R.A.等(Fava,R.A .et al(1991)J.Exp.Med173:1121-1132(引用により本明細書に援用する) )が記述している変性したボイデン室中で測定し、好中球始原細胞(progenitor neutrop hils)、単核細胞および線維芽細胞の移動の測定には2ミクロン、3ミクロンお よび8ミクロンのポートの ポリカーボネートフィルターを用いた。化学走性は 、モルフォゲン濃度の範囲、たとえば、10-20Mから10-12MのOP-1において測定さ れた。好中球始原細胞および単核細胞では、10-18Mから10-17MのOP-1が一貫して 最大の移動を誘導し、10-14Mから10-13MのOP-1は好中球始原細胞の移動を最大に 誘導した。全てのケースで、化学走性的活動をアンチ-OP-1抗 体により阻害す ることができた。また、TGF-βについて、同様の移動活動が測定および観察され た。 線維形成に対するモルフォゲン効果は、ヒアルロン酸(HA)、コラーゲン、コ ラゲネーゼおよびメタロプロテナーゼの組織阻害(TIMP)の線維芽細胞形成を評 価することにより測定できる。 ヒト線維芽細胞を乳児の包皮の外植により樹立し、標準的な培養法を用いて単 層培地で維持した(たとえば、(1976)J.Exp.Med.144:1188-1203参照)。簡 単に述べると、イーグルのMEMから成り、非必須アミノ酸、アスコルビン酸(50 μg/ml)、NaHCO3およびHEPES緩衝液(pH 7.2)、ペニシリン(100U/ml)、スト レプトマイシン(100μg/ml)、アンフォテリシンB(1μg/ml)および熱不活化 FCSを補った維持媒体中で、線維芽細胞を増殖させた。化学走性を測定する標的 細胞として用いた線維芽細胞を、直径150mmのガラス製のペトリ皿内で維持した 。コラーゲン、ヒアルロン酸、コラゲナーゼ、およびメタロプロテナーゼを阻害 する線維(TIMP)の合成を測定するアッセイで用いる線維芽細胞を、直径100mm のプラスチック製の組織培養ペトリ皿内で増殖させた。 モルフォゲンがヒアルロン酸、コラーゲン、コラゲナーゼおよびTIMPの線維芽 細胞形成に及ぼす効果は、標準的なアッセイ(たとえば、J.Clin.Invest.83 629-636、Posttethwaithe(1988)、J./Cell Biol.106:311-318およびClark et al.(1985)Arch.Bio-chem Biophys.241:36-44参照(引用により本明細書に 援用する))により測定した。これらのアッセイで、線維芽細胞を1ウェルあた り8 x 104細胞の密度の24-ウェル組織培養皿に移植した。線維芽細胞は9% FCS を含む維持媒体中で72時間、交会増殖し、次に血清フリーの維持媒体中で24時間 増殖した。次に、各ウェルから媒体を取り除き、50μl PBS 中の異なる濃度のOP -1(組換えにより生成した成熟型又は可溶型)又はTGF-β-1(R & D Systems, Minneapolis)を添加し、融合性の線維芽細胞単層を含むウェルを三組つくった 。コラゲナーゼとTIMPの生成を測定するアッセイで、5% FSCを含む維持媒体(45 0μl)を各ウェルに添加し、48時間後、培養上澄を各ウェルから採取し、アッセ イするまで-70℃で保存した。HAの生成を評価する実験で、2.5% FCSを含む維持 媒体(450μl)を各ウェルに添加し、培養により48時間増殖した。コラーゲンの 線維芽細胞生成を測定する実験で、非必須アミノ酸を含まない血清フリーの維持 媒体(450μl)を各ウェルに添加し、培養して72時間増殖させた。HAの線維芽細 胞の生成は、新規に合成したグリコサミノグリカン(GAG)を[3H]-酢酸で培養の 最後の24時間標識し、特異的にヒアルロン酸を分解するStreptpmyces hyaluroly ticus (ICN Biochemicals,Cleveland,OH)のヒアルロニダーゼを加え、定温放 置した後、放出した放射能を定量することにより測定した。線維芽細胞による全 コラーゲンの 生成は、培養の最後の24時間における、新規に合成されたコラーゲンへの[3H]- プロリンの取り込みを反映するコラゲナーゼ感受性タンパク質アッセイを用いて 測定した。線維芽細胞培養の上澄中のコラゲナーゼおよびTIMPタンパク質の濃度 を、特異的なELISAsにより測定した。 図6に示すように、OP-1はTGF-βと比較してコラーゲン又はHAの生成を有意に 剌激しない。同図で、パネルAはコラーゲンの生成に対するOP-1の効果、パネル Bはコラーゲンの生成に対するTGF-βの効果、およびパネルC、DはHA生成に対 するOP-1(パネルC)およびTGF-β(パネルD)の効果を表す。OP-1の可溶型、 成熟型のいずれを用いても、モルフォゲンの結果は同じであった。それに対し、 潜在型のTGF-β(たとえば、TGF-βのプロドメイン結合形態)は活性ではなかっ た。 実施例8. 肝組織用診断薬 発達するおよび再生する肝組織中のモルフォゲンの限局化を、in vivoで肝機 能障害を診断する方法の一部として用いることができる。モルフォゲンの限局化 は特に、肝細胞損傷を伴う初期の肝機能障害の診断に有用である。具体的には、 危険にさらされている患者に対し、医療分野で知られている標準的な方法により 肝組織生検を実施する。次に、モルフォゲン特異抗血清又は単クローン抗体を用 いる標準的な蛍光イムノ法により、標準的な方法を用いて、生検によって得られ た組織でのモルフォゲン発現をアッセイする。具体的には、当業で知られる標準 的な方法により生検した組織を薄切片にし、モルフォゲンに特異 性を持つ蛍光により標識した(又は他の方法で検出可能にした)抗体を組織と一 緒にして、特異的な抗原−抗体複合体の形成に十分な条件で定温放置した。その 時形成した複合体の存在と量を検知し、予め定めた基準値又は参考値と比較する 。組織中に存在するモルフォゲンの濃度変化の検知は、組織機能障害の尺度とし て用いることができる。又は、標準的なノーザンブロット分析法又は原位置での ハイブリッド形成により、モルフォゲンRNAと特異的にハイブリッド形成する標 識したプローブ、および当業によく知られ、実施例1、2、5、6で説明する標 準的なRNAハイブリッド形成プロトコルを用いてモルフォゲン転写体の濃度をモ ニターすることにより、モルフォゲン濃度の変化をアッセイすることができる。 血流又は腹腔液中に存在するモルフォゲンの変動により、また、肝臓組織の生 育可能性を評価することができる。たとえば、モルフォゲンは、肝臓組織再生に 伴い検出され、及び/又は死滅する細胞から周囲の腹腔液中に放出される。最近 ではOP-1がヒトの血液中で同定されたが、ヒトの血液もまた、モルフォゲンの輸 送手段になることができる。 血清サンプルを標準的な静脈穿剌により得て、血清を10分間3,000 RPMの遠心 分離で調製する。同様に、腹腔液サンプルを標準的な体液抽出法により得る。次 に、血清又は腹腔液中のモルフォゲンの存在を、標準的なウェスタンブロット( イムノブロット)、ELISA又はRIAの方法により測定する。簡単に述べると、たと えば、ELISAでは、サンプルをリン酸緩衝溶液のような適切な緩衝液中で希釈し 、50μlのアリコートをモルフォゲン特異抗体でプレコートしたマイクロタイタ ー皿中の平底 のウェルに吸収させ、4℃で18時間定温放置する。次に、皿を標準的な緩衝液で 洗浄し、検知剤、たとえばビオチン、と共役する第二のモルフォゲン特異性抗体 の50μlのアリコートと一緒に、適当な緩衝液中で90分間室温で放置する。次に 、モルフォゲン-抗体複合体を標準的な方法を用いて検出する。 又は、たとえば、カラムマトリックスに吸収したモルフォゲン特異抗体を用い て、目的のモルフォゲンを選択的に抽出するために体液サンプルがマトリックス を通過するようにし、モルフォゲン特異アフィニティカラムを作成する。次に、 モルフォゲンを溶離する。まず、比較対照基準(たとえば、精製し、組換えによ り生成したモルフォゲン)に適した結合条件および溶離条件を分析することによ り、適当な溶離緩衝液を経験的に決定する。次に、標準的なイムノブロットによ り分画中のモルフォゲンの存在を調べる。次に、血清又は他の体液サンプル中の モルフォゲンの濃度を、吸光光度法又はELISA又はRIAの抗体アッセイを含む標準 的なタンパク質定量法を用いて測定する。この方法により、OP-1が血清中で同定 された。 OP-1を次のアッセイによりヒト血清中で検出した。当業でよく知られ、実施例 13で一般的に説明する標準的な免疫学的な技術により、哺乳類における組換えに より生成したOP-1に対して発生した単クローン抗体を、活性化したアガロースゲ ル(たとえばBio-Rad Laboratories,Richmond,CAのAffi-GelTM、製造者の指示 に従って調製した)上を通過させることにより固定化し、血清からOP-1を精製す るのに用いた。次に、ヒトの血清を、カラム上を通過させ、3MのK-チオシアネー トで溶離した。次に、K-チオシアネート分画を6M尿素、20mM PO4、(pH7.0)中 で透 析し、C8 HPLCカラムに加え、20分間の25-50%アセトニトリル/0.1%TFAのグラジ エントで溶離した。成熟した、組換えにより生成したOP-1ホモダイマーが、20-2 2分で溶離する。従って、アフィニティー精製したヒトの血清サンプルからの分 画を回収し、OP-1特異抗体を用いる標準的なイムノブロットによりOP-1の存在を 調べ、タンパク質の同一性をN-末端配列決定法により確認した。 体液モルフォゲンの濃度変化は肝臓組織の状態の変化を示すので、体液サンプ ル中に存在するモルフォゲンの量を予め定めた参考値と比較することにより、モ ルフォゲンを診断上に応用することができる。また、特異的に内因性モルフォゲ ン抗体と相互作用する抗体又は他の結合タンパク質を用いて上記の方法により、 特に血清中の内因性モルフォゲン抗体の濃度変化を検知することができる。検知 される内因性抗体の濃度変化は組織の状態の尺度として用いることができる。 実施例9. 内因性モルフォゲンレベルを変化させる候補化合物のスクリーニン グアッセイ 或るモルフォゲンの濃度を変化させるために投与する候補化合物は、次のスク リーニングアッセイにより確認することができる。このスクリーニングアッセイ では、測定可能なレベルのモルフォゲンを生成するタイプの細胞により生成する モルフォゲンのレベルを、培地で化合物と細胞を定温放置し、および定温放置し ないで測定し、化合物が細胞のモルフォゲン生成に与える効果をアッセイする。 このアッセイは、タンパク質又はRN Aレベルでのモルフォゲン検出により達成できる。また、国際特許出願US92/0735 9(WO93/05172)に、より詳細な記述がある。 9.1 培地における細胞増殖 腎臓、副腎、膀胱、脳、又はその他の臓器の細胞培地を、広く文献に記述され ている方法により調製する。たとえば、新生期、若齢期、成熟期の齧歯類(マウ ス又はラット)から腎臓を外植し、組織全体又は薄切片(1-4mm)の臓器培地 として用いる。腎臓、副腎、膀胱、脳、乳房、又はその他の組織から採取した原 発性組織の培地および株化細胞を、従来の細胞培養技術によりマルチウェル皿( 6ウェル又は24ウェル)内に樹立し、一定期間(1-7日)、血清を加え又は加 えずに培養する。細胞の培養は、たとえば、血清(例、1%-10%のウシ胎児の血清 、Gibco)を含むダルベコの(Dulbecco's)変性したイーグルの媒体(Gibco,Lo ng Island,NY)、又は所望により血清を除去した媒体、又は規定媒体(たとえ ば、インシュリン、トランスフェリン、グルコース、アルブミン、又はその他の 培養要因を含有する)中で培養する。 生成するモルフォゲンの濃度を調べるサンプルには、定期的に収集したイムノ ブロット分析法(Sambrook et al.,eds.,1989,Molecular Cloning,Cold Spr ing Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY)によりOP-1の生成を測定する培養 上澄み又は細胞溶解産物、あるいは定期的に回収し、mRNA分析用にpolyA + RNA を調製するのに使用する細胞培地そのものの一部分が含まれる。新しい(de novo )OP-1の合成をモニターするために、 いくらかの培地を従来の方法によって、35S-メチオニン/35S-システイン混合物 で6-24時間標識し、次に従来の免疫沈降法でOP-1合成を測定する。 9.2 モルフォゲンタンパク質の濃度測定 或る細胞型によるモルフォゲンタンパク質の生成を測定するには、そのタンパ ク質に特異な多クローン性、又は単クローン性の抗体を用いて、イムノアッセイ によりモルフォゲンを検知する。たとえば、ELISAで多クローン性のOP-1特異抗 体を用いて、次のように、OP-1を検知する。 アフィニティ精製したOP-1特異の多クローン性ウサギIgG(1μg/100μl)を、96 ウェル皿の各ウェルに添加し、37℃で1時間定温放置する。0.1%のトゥイーン20 を含有する、pH 8.2の0.15 M NaCl(BSB)を含む0.167Mのホウ酸ナトリウム緩衝 液で、ウェルを四回洗浄する。非特異性の結合を最小限にするために、BSB中の1 %のウシ血清アルブミン(BSA)をウェル一杯に満たし、37℃で1時間定温放置して 、ウェルを遮断する。次に、0.1%のトゥイーン20を含むBSBで、ウェルを四回洗 浄する。適度に希釈した細胞培養上澄みの各試験サンプルの100μlアリコートを 、各ウェルに添加しこれを三セットつくり、37℃で30分間定温放置する。定温放 置後、ビオチンを投与したウサギのアンチ-OP-1血清(ストック溶液は約1mg/ml で、使用前に1% BSAを含むBSB中で1:400に希釈する)100μlを、各ウェルに添加 し、37℃で30分間定温放置する。次に、0.1%のトゥイーン20を含むBSBで、ウェ ルを四回洗浄する。アルカリ性スト レパビジン(Southern Biotechnology Associates,Inc.Birmingham,Alabama ,使用前に0.1%のトゥイーン20を含むBSBで1:2000に希釈する))を各ウェルに 添加し、37℃で30分間定温放置する。皿を、pH7.2の0.5Mトリス緩衝液(TBS)で四 回洗浄する。50μlの基質(ELISA増幅システムキット、Amplification System K it、Life technologies,Inc.,Bethesda,MD)を各ウェルに添加し、室温で15 分間定温放置する。次に、50μl増幅剤(上記の増幅システムキットより)を添 加し、室温でさらに15分間定温放置する。50μlの0.3M硫酸の添加により、反応 を停止する。各ウェル中の溶液490nmでODを記録する。培養媒体中のOP-1を測定 するために、試験サンプルと同時に標準的な曲線を作る。 多クローン性抗体を、次のように調製する。500μlの完全フロインドアジュバ ント(Complete Freund's Adjuvant)と混合した0.1%のSDS中の大腸菌(E.coli により生成したOP-1モノマー(配列番号NO:5のアミノ酸328-431)100ug/500μ l、を、それぞれウサギに投与する。ウサギの背部および側腹部の複数の部位に 、抗原を皮下注射する。1月後、不完全フロイントアジュバントを用いて、同様 にOP-1モノマーをウサギに投与する。7日後、試験血液を耳の静脈から採取する 。ELISA アッセイにより血清中にOp-1に対する抗体が検出されるまで1月間隔 で、さらに二回の投与と試験血液採取を実施する。次に、1月間隔でウサギに抗 原100μgを投与し、投与から7日後および10日後に試験血液(15ml per bleed) を採取する。 或るモルフォゲンに特異な多クローン性の抗体を、次のように調製する大腸菌 により生成したOP-1モノマーを、マウスに二 回注射する。最初の注射は、完全フロイントアジュバント中に100μgのOP-1を 含有し、皮下に投与する。二回目の注射は不完全アジュバント中に50 μgのOP- 1を含有し、腹腔内に投与する。次に、8ヶ月間にわたり異なった時期に、マウ スに投与総量230μgのOP-1(配列番号NO:5のアミノ酸307-431)を四回、腹腔内 注射する。融合の1週間前に、100μgのOP-1(307-431)、およびウシ血清アル ブミンに添加したシステインによりSMCC架線結合剤と共役するN末端ペプチド(S er293-Asn309-Sys)30μgを、マウスに腹腔内投与する。この投与を、融合の5 日前(IP)、4日前(IP)、3日前(IP)および1日前(IV)に繰り返し行った 。次に、PEG1500(Boeringer Mannheim)により1:1の比率で、マウスの脾臓細胞 (たとえば653)と骨髄腫細胞を融合し、融合した細胞を平板培養し、OP-1(30 7-431)を抗原として用いてOP-1特異抗体をスクリーニングする。細胞融合と単 クローンスクリーニングは、当業で広く使用される標準的な書籍に記述されてい る標準的な方法による。 本発明は、本発明の精神や本質的な特徴から逸脱することなく、他の具体的な 形態で実施することができる。従って本実施例は、いかなる観点においても例証 的なものであり、限定的なものではない。発明の範囲は、先に記載した説明でな く特許請求の範囲により示されており、従って特許請求の範囲と同等の意味およ び範囲での全ての変形例は、本特許請求の範囲に含まる。 配列表 (1)一般的情報 (i)出願人 (A)名称:クリエイティブ バイオモレキュルズ,インコーポレイテッド (Creative Biomolecules,Inc.) (B)通り:45 サウス ストリート (South Street) (C)市:ホプキントン(Hopkinton) (D)州:マサチューセッツ州(MA) (E)国:米国(USA) (F)郵便番号:01748 (G)電話番号:1-508-435-9001 (H)ファックス:1-508-435-0454 (I)テレックス (ii)発明の名称:モルフォゲン誘発性肝再生 (iii)配列数:33 (iv)連絡先住所: (A)あて先:クリエイティブ バイオモレキュルズ,インコーポレイテッ ド (Creative Biomolecules Inc.) (B)通り:45 サウス ストリート(South Street) (C)市:ホプキントン(Hopkinton) (D)州:マサチューセッツ州(MA) (E)国:米国(USA) (F)郵便番号:01748 (v)コンピュータ リーダブル フォーム (A)媒体型:フロッピーディスク (B)コンピュータ:IBM PC適合 (C)オペレーテイングシステム:PC-DOS/MS-DOS (D)ソフトウエア:PatentIn Release No.1.0、Version 1.25 (vi)当該出願(CULLENT APPLICATION)データ (A)出願番号: (B)出願日: (C)分類: (vii)基礎出願(PRIOR APPLICATION)データ (A)出願番号: (B)出願日: (viii)代理人に関する情報 (A)名称:キリーエスク,ロビンディ.(Kelley Esq, Robin D.) (B)登録番号:34,637 (C)参照番号:CRP-072 (ix)通信情報 (A)電話番号:617/248-7477 (B)ファックス:617/248-7100 (2)配列番号1に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:97アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..97 (D)その他の情報:/ラベル=一般配列1 /ただし、各XAAは独立的に、天然に存在する20個のL異性 体の内の1つのアミノ酸、α−アミノ酸、あるいはその誘導 体を表わす (xi)配列:配列番号1: (2)配列番号2に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:97アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..97 (D)その他の情報:/ラベル=一般配列2 /ただし、各XAAは独立的に、天然に存在する20個のL異性 体の内の1つのアミノ酸、α−アミノ酸、あるいはその誘導 体を表わす (xi)配列:配列番号2: (2)配列番号3に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:97アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..97 (D)その他の情報:/ラベル=一般配列3 /ただし、各XAAは独立的に、明細書に記載したように、特定 された1つ以上のアミノ酸群から選択される。 (xi)配列:配列番号3: (2)配列番号4に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:102アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..102 (D)その他の情報:/ラベル=一般配列4 /ただし、各XAAは独立的に、明細書に記載したように、特定 された1つ以上のアミノ酸群より選択される。 (xi)配列:配列番号4: (2)配列番号5に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:139アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (vi)由来: (A)生物:ホモサピエンス(ヒト) (F)組織の種類:海馬 (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..139 (D)その他の情報:/ラベル=hOP−1−成熟 (xi)配列:配列番号5: (2)配列番号6に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:139アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (vi)由来: (A)生物:ネズミ (F)組織の種類:胚 (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..139 (D)その他の情報:/ラベル=MOP1−成熟 (xi)配列:配列番号6: (2)配列番号7に関する情報: (i)配列の特微: (A)長さ:139アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (vi)由来: (A)生物:ホモサピエンス(ヒト) (F)組織の種類:海馬 (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..139 (D)その他の情報:/ラベル=HOP−2−成熟 (xi)配列:配列番号7: (2)配列番号8に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:139アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (vi)由来: (A)生物:ネズミ (F)組織の種類:胚 (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..139 (D)その他の情報:/ラベル=MOP2−成熟− (xi)配列:配列番号8: (2)配列番号9に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:101アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (vi)由来: (A)生物:ウシ (ix)特徴: (A)名称/キー:タンパク質 (B)位置:1..101 (D)その他の情報:/ラベル=CBMP−2A−FX (xi)配列:配列番号9: (2)配列番号10に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:101アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 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(xi)配列:配列番号15: (2)配列番号16に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:1822塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:cDNA (iii)仮説:NO (iv)アンチセンス:NO (vi)由来: (A)生物:ホモサピエンス(ヒト) (F)組織の種類:海馬 (ix)特徴: (A)名称/キー:CDS (B)位置:49..1341 (C)同定法:実験 (D)その他の情報:/機能=”骨形成タンパク質” /生産物:”OP1” /証拠:実験 /標準名:”OP1” (xi)配列:配列番号16: (2)配列番号17に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:431アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (xi)配列:配列番号17: (2)配列番号18に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:1873塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:cDNA (iii)仮説:NO (iv)アンチセンス:NO (vi)由来: (A)生物:ネズミ (F)組織の種類:胚 (ix)特徴: (A)名称/キー:CDS (B)位置:104..1393 (C)同定法:実験 (D)その他の情報:/機能=”骨形成タンパク質” /生産物:”MOP1” /付記:”MOP1(cDNA)” (xi)配列:配列番号18: (2)配列番号19に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:430アミノ酸 (B)型:アミノ酸 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (xi)配列:配列番号19: (2)配列番号20に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:1723塩基対 (B)型:核酸 (C)鎖の数:1本鎖 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:cDNA (vi)由来: (A)生物:ホモサピエンス(ヒト) (F)組織の種類:海馬 (ix)特徴: (A)名称/キー:CDS (B)位置:490..1696 (D)その他の情報:/機能=”骨形成タンパク質” /生産物:”hOP2−PP” /付記:”hOP2(cDNA)” (xi)配列:配列番号20: (2)配列番号21に関する情報: (i)配列の特徴: (A)長さ:402アミノ酸 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(B)型:アミノ酸 (D)トポロジー:線形 (ii)分子の種類:タンパク質 (xi)配列:配列番号33:
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1994年11月9日 【補正内容】 請求の範囲 1.哺乳類の肝組織損傷の後で、又は、肝臓組織損傷が予測される場合に、正常 な肝機能を維持するために、肝臓に治療有効濃度のモルフォゲンを供与するステ ップを含む方法において、 上記モルフォゲンが肝組織の形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたみポリペプチドを含み、それぞれのアミノ酸 配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列 を含む方法。 2.哺乳類の、組織損傷又は疾病により低下した肝機能のレベルを高めるのに該 肝臓に治療有効濃度のモルフォゲンを供与するステップを含む方法において、 上記モルフォゲンが肝組織の形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列、 を含む方法。 3.請求項1又は2の方法において、上記肝機能が肝細胞の損傷によるものであ る方法。 4.請求項3の方法において、上記肝臓細胞損傷の病因が代謝、感染症、毒物、 自已免疫、虚血又は栄養である方法。 5.請求項4の方法において、上記肝細胞損傷が、高ビリルビン血症、ウイルス 性肝炎、アルコール性肝疾患、門脈圧亢進症、新生児肝炎又は肝性脳障害を含む 方法。 6.請求項1又は2の方法において、上記肝機能が肝硬変症により低下するもの である方法。 7.請求項1又は2の方法において、上記肝機能が腫瘍により低下するものであ る方法。 8.請求項7の方法において、上記腫瘍が肝細胞を含むものである方法。 9.請求項8の方法において、上記腫瘍が肝腺腫、結節性再生、肝細胞癌又は血 管肉腫を含むものである方法。 10.請求項7の方法において、上記腫瘍が転移癌細胞を含むものである方法。 11.請求項10の方法において、上記転移癌の原発部位が消化器、乳房、肺又 は皮膚であるものである方法。 12.請求項1又は2の方法において、上記肝臓が肝不全の 危険に曝されている肝臓である方法。 13.請求項3の方法において、上記組織損傷が有害な濃度のアンモニア、フェ ノール、エタノール、病原菌副生成物、四塩化炭素および金属に起因する損傷で ある方法。 14.請求項3の方法において、上記組織損傷が有害な濃度の医薬又はその代謝 産物に起因する損傷である方法。 15.請求項1又は2の方法において、上記組織損傷が臨床処置中に誘発される ものである方法。 16.請求項15の方法において、上記組織損傷が外科処置中に誘発されるもの である方法。 17.哺乳類の損失又は損傷した肝組織の再生を誘発する方法で、該損失又は損 傷した肝組織のin vivo部位に治療有効濃度のモルフォゲンを供与するス テップを含む方法において、 上記モルフォゲンが肝組織の形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列、 を含む方法。 18.レシピエントである宿主の哺乳類に肝組織移植片の生着を高める方法で、 治療有効濃度のモルフォゲンを該移植部の肝組織部位に供与するステップを含む 方法において、 上記モルフォゲンが肝組織の形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列、 を含む方法。 19.請求項18の方法において、上記モルフォゲンを上記移植の上記移植部位 に供与する方法。 20.ドナーである宿主から切除した肝組織移植片の生長可能性及び機能を保持 する方法で、治療有効濃度のモルフォゲンを該移植部の肝組織部位に供与するス テップを含む方法において、 上記モルフォゲンが肝組織の形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相 同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列、 を含む方法。 21.請求項20の方法において、上記モルフォゲンを、ドナーである宿主から 上記移植組織を切除する前に、上記移植組織に供与する方法。 22.請求項18又は20の方法において、上記移植片が細胞の付加、浸潤、分 化及び増殖に適した三次元構造を有し、生体親和性の無細胞マトリックス上に配 置された肝細胞又は肝臓前駆細胞を増殖させることを含むものである方法。 23.哺乳類の肝臓組織の形態形成を誘発する方法において、該方法が、 (a)肝臓前駆細胞を、上記細胞の増殖及び分化を剌激するのに有効な濃度の モルフォゲンに曝し、 上記モルフォゲンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列 を含むものであり、 且つ、 (b)上記のモルフォゲンに曝した細胞を、該細胞が該部位で増殖及び分化する ようにin vivoの肝臓又は肝臓に関連する部位に移植する、 方法。 24.請求項23の方法において、上記肝臓前駆細胞が間葉から生じる前駆細胞 である方法。 25.請求項23の方法において、上記細胞の付加、浸潤、分化及び増殖に適し た三次元構造を有し、生体親和性の無細胞性マトリックス上に上記細胞を配置す ることにより、上記部位への移植用に上記肝臓前駆細胞を調製するステップをさ らに含む方法。 26.哺乳類の肝機能不全を直す(correct)方法において、該方法が、 (a)細胞を、生化学的に適合性がある無細胞性マトリックスに付加して細胞マ トリックス構造をつくり(ここにおいてマトリックスは細胞の付加、増殖及び内 側への生長に適しており、該細胞は、in vivoで一つ以上のタンパク質を 発現し、該肝機能不全を直す)、 (b)上記の細胞マトリックス構造を、上記哺乳動物の肝臓又は肝臓に関連する 部位に移植し、且つ同時に、 (c)上記哺乳動物に治療有効濃度のモルフォゲンを供与する(ここにおいて上 記の移植した細胞マトリックス構造が一つ以上のタンパク質を発現し、該肝臓機 能不全を直す)ステップを含み、ここにおいて、 上記モルフォゲンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたみポリぺプチドを含み、それぞれのアミノ酸 配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列を含むものである、 方法。 27.哺乳類のタンパク質欠乏を直す方法において、該方法が、 (a)細胞を、生体親和性がある無細胞マトリックスに付加して細胞マトリック ス構造をつくり(ここにおいてマトリックスは細胞の付加、増殖及び内方生長に 適しており、該細胞は、in vivoで一つ以上のタンパク質を発現し、該肝 機能不全を直す)、 (b)上記の細胞マトリックス構造を、上記哺乳動物の肝臓又は肝臓に関連する 部位に移植し、 且つ同時に、 (c)上記哺乳類に治療有効濃度のモルフォゲンを供与(ここにおいて上記の移 植した細胞マトリックス構造が一つ以上のタンパク質を発現し、該肝機能不全を 直す)し、ここにおいて上記モルフォゲンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体 タンパク質を含み、該二量体タンパク質が一対のおりたたみポリペプチドを含み 、それぞれのアミノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列 を含むものである、 方法。 28.請求項26又は27の方法において、上記細胞マトリックス構造が、腸間 膜のひだの内部にある肝臓関連の組織に移植される方法。 29.請求項26又は27の方法において、上記細胞が肝細胞又は肝臓前駆細胞 を含む方法。 30.請求項26又は27の方法において、上記細胞が上記哺乳動物の同種異系 細胞である方法。 31.請求項26又は27の方法において、上記哺乳動物への移植前に、上記細 胞の増殖を剌激するステップをさらに含む 方法。 32.請求項31の方法において、上記細胞が、上記モルフオゲンに曝されるこ とにより剌激される方法。 33.請求項1、2、17、18、20、23、26又は27の方法において、 上記モルフォゲンを上記の肝臓、肝臓組織の損失又は損傷した部位、移植部位、 移植片、細胞、又は哺乳類に投与することにより、上記の供与ステップを実施す る方法。 34.請求項33の方法において、in vivo又はex vivoの肝細胞 又は肝臓前駆細胞の付加、浸潤、分化及び増殖に適した三次元構造を有し、生化 学的に適合性のある無細胞マトリックス上に上記モルフォゲンを吸収させる方法 。 35.請求項33の方法において、上記モルフォゲンポリペプチドのアミノ酸配 列が、配列番号No.29のOPXにより規定される配列を含む方法。 36.請求項33の方法において、モルフォゲンポリペプチドの少なくとも一つ のアミノ酸配列が、配列番号No.5の残基38−139のヒトOP−1、又は その対立遺伝子もしくは異種のC末端の7個のシステインドメインの配列を含む 方法。 37.請求項33の方法において、上記モルフォゲンが、乳、血清又は培養上清 、又はモルフォゲンを分泌する哺乳類の細胞から得られる方法。 38.請求項33の方法において、上記モルフォゲンが、モルフォゲンファミリ ー、対立遺伝子又はその異種又は変形生合成配列の一つ以上のプロドメインポリ ペプチドと結合することにより可溶化されるモルフォゲンである方法。 39.請求項1、2、17、18、20、23、26又は2 7の方法において、モルフォゲン剌激剤を上記の肝臓、肝臓組織の損失又は損傷 した部位、移植部位、移植片、細胞、又は哺乳動物に投与することにより、上記 の供与ステップを実施する方法。 40.哺乳類の肝機能不全を直す組成物において、該組成物が、 (a) in vivoで上記肝機能不全を直すために一つ以上のタンパク質を 発現することができる肝細胞又は肝臓前駆細胞を含み、 (b)上記細胞の付加、浸潤、分化及び増殖に適した三次元構造を有し、生体親 和性がある無細胞マトリックスを含み、且つ、 (c)上記マトリックスに結合され上記哺乳類に移植された時に、上記マトリッ クスに吸収されるかあるいは上記細胞に上記細胞を誘導するのに有効な濃度で供 与されて上記の肝機能不全を直すモルフオゲンを含み、ここで、上記モルフォゲ ンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該二量体タンパク質 が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、 それぞれのアミノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド 形成する核酸によりコード化される配列、 を含むものである、 組成物。 41.哺乳類のタンパク質欠乏を直す組成物において、該組成物が、 (a) in vivoで一つ以上のタンパク質を発現して上記タンパク質欠損 を直す肝細胞又は肝臓前駆細胞を含み、 (b)上記細胞の付加、浸潤、分化及び増殖に適した三次元構造を有し、生体親 和性がある無細胞マトリックスを含み、且つ、 (c)上記マトリックスに結合され上記哺乳類に移植された時に、上記マトリッ クスに吸収されるかあるいは上記細胞に上記細胞を誘導するのに有効な濃度で供 与されて上記のタンパク質欠乏を直すモルフォゲンを含み、ここで、上記モルフ ォゲンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該二量体タンパ ク質が一対のおりたたみポリペプチドを含み、 それぞれのアミノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列 を含むものである、 組成物。 42.請求項40又は41の組成物において、上記細胞が同種異系細胞である組 成物。 43.請求項40又は41の組成物において、上記細胞が異なる遺伝子を含む組 成物。 44.請求項43の組成物において、上記の異なる遺伝子が、上記の一つ以上の タンパク質をコード化する組成物。 45.請求項40又は41の組成物において、上記マトリックスがin viv で生分解可能である組成物。 46.請求項40又は41の組成物において、上記マトリックスが合成重合物質 を含む組成物。 47.請求項46の組成物において、上記ポリマー材がポリ乳酸、ポリ酪酸、ポ リグリコール酸、ポリ無水物又はそれらの共重合体を含む組成物。 48.請求項40又は41の組成物において、上記マトリックスが、コラーゲン 、ラミニン又はヒアルロン酸から選択された構造分子をさらに含む組成物。 49.請求項40又は41の組成物において、上記マトリックスが、グリコサミ ノグリカン又はプロテオグリカンから選択された細胞付加因子をさらに含む組成 物。 50.請求項40又は41の組成物において、上記マトリックスが肝組織から得 られる組成物。 51.請求項40又は41の組成物において、上記モルフォゲンポリペプチドの 上記アミノ酸配列が、配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC 末端の7個のシステインドメインと少なくとも80%の相同性を有する配列を含 む組成 物。 52.請求項51の組成物において、上記モルフォゲンポリペプチドの上記アミ ノ酸配列が、配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7 個のシステインドメインと60%以上のアミノ酸同一性を有する配列を含む組成 物。 53.請求項52の組成物において、上記モルフォゲンポリペプチドの上記アミ ノ酸配列が、配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7 個の7システインドメインと65%以上のアミノ酸同一性を有する配列を含む組 成物。 54.請求項40又は41の組成物において、上記モルフォゲンポリペプチドの アミノ酸配列が、配列番号No.5のOPXにより規定される配列を含む組成物 。 55.請求項40又は41の組成物において、上記モルフオゲンポリペプチドの 少なくとも一つのアミノ酸配列が、配列番号No.5の残基38−139、ヒト OP−1のC末端の7個の7システインドメイン配列を含む、又はその対立遺伝 子又は変種を含む組成物。 56.請求項40又は41の組成物において、上記モルフォゲンが、乳、血清、 又はモルフォゲンを分泌する哺乳類の細胞の培養上澄から得られる組成物。 57.請求項40又は41の組成物において、上記モルフォゲンが、モルフォゲ ンファミリー、対立遺伝子又はその異種又は変形生合成配列の一つ以上のプロド メインポリペプチドと結合することにより可溶化されるモルフォゲンである組成 物。 58.請求項57の組成物において、上記モルフォゲンが、上記ポリペプチドと 非共有結合により結合する組成物。 59.請求項40又は41の組成物において、上記モルフォゲンポリペプチドの 少なくとも一つのアミノ酸配列が、配列番号No.17の残基30−431、ヒ トOP−1、又は対立遺伝子又は異種のプロ形態を含む組成物。 60.請求項40又は41の組成物において、上記モルフォゲンが、ヒトOP− 1、マウスOP−1、ヒトOP−2、マウスOP−2、60A、CDF−1、B MP2A、BMP2B、DPP、Vg1、Vg1−1、BMP3、BMP5、B MP6又はその対立遺伝子及び変種より成る群から選択された少なくとも一つの N末端18アミノ酸ペプチドを含む一つ以上のプロドメインペプチドと結合する ことにより、可溶化するモルフォゲンである組成物。 61.請求項40又は41の組成物において、上記モルフォゲンが、緊縮条件下 で、配列番号No.16のヌクレオチド136−192、又は配列番号No.2 0のヌクレオチド157−211の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核 酸によりコード化される一つ以上のプロドメインペプチドとの結合により、可溶 化されるモルフォゲンである組成物。 62.請求項40又は41の組成物において、塩基性アミノ酸、洗浄剤、又はキ ャリアプロテインをさらに含む組成物。 63.哺乳類の肝機能の低下又は肝細胞損傷を検知し、若しくは肝機能の低下又 は肝細胞損傷による哺乳類の疾患の治療法の効果を評価するキットにおいて、該 キットが、 (c)上記哺乳類から細胞又は体液サンプルを採取する手段 (b)上記サンプルのモルフォゲンと特異的に相互作用して結合タンパク質−モ ルフォゲン複合体をつくる結合タンパク質を 有し、ここで、 上記モルフォゲンが肝組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該二 量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミノ 酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列 を含むものであり、 且つ、 (c)上記複合体を検知する手段 を有するキット。 64.請求項63のキットにおいて、上記モルフォゲンがモルフォゲンファミリ ー、又はその対立遺伝子又は変種のプロ形態を含み、さらに上記結合タンパク質 が、該モルフォゲンのプロ領域の一部又は全部により規定されるエピトープに特 異性がある結合タンパク質であるキット。 65.哺乳類の肝機能の低下又は肝細胞損傷を検知し、若しくは肝機能の低下又 は肝細胞損傷による哺乳類の疾患の治療法の効果を評価する方法で、上記哺乳類 の血清又は腹腔液中のモルフォゲン濃度の変化又はそれと特異的に結合している 抗体の力価の変化(この変化は死滅肝細胞の増加を示す)を検知する ステップを有する方法において、 上記モルフォゲンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列 を含むものである、 方法。 66.低下した肝機能のレベルを向上させる医薬、又は組織損傷又は疾病の後で 正常な肝機能を維持するための医薬としての製造へのモルフォゲンの使用におい て、 上記モルフォゲンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチ ド残基1036−1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によ りコード化される配列 を含むものである、 モルフォゲンの使用。 67.損失又は損傷した肝組織を再生させる医薬、又は移植肝臓の生着を高める ための医薬としての製造へのモルフォゲンの使用において、 上記モルフォゲンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1のC末端の7個の システインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列 を含むものである、 モルフォゲンの使用。 68.哺乳類の肝機能不全又はタンパク質欠乏症を直すための移植用細胞増殖装 置製造へのモルフォゲンの使用において、 上記モルフォゲンが肝臓組織形態形成を誘発する二量体タンパク質を含み、該 二量体タンパク質が一対のおりたたまれたポリペプチドを含み、それぞれのアミ ノ酸配列が、 (i)配列番号No.5の残基38−139、ヒトOP−1 のC末端の7個のシステインドメインと少なくとも70%の相同性を有する配列 、 (ii)配列番号No.31、一般配列6により規定される配列、又は、 (iii)緊縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド残基1036− 1341の配列を有する核酸とハイブリッド形成する核酸によりコード化される 配列 を含むものである、 モルフォゲンの使用。 69.請求項68による使用において、上記装置での増殖細胞が、上記哺乳類の 同種異系細胞である使用。 70.請求項69による使用において、上記装置での増殖細胞が、異なる遺伝子 を含む細胞である使用。 71.請求項68による使用において、上記装置が、上記の増殖細胞のin v ivoでの付加、浸潤及び分化に適した三次元構造を有し、生体親和性がある無 細胞性マトリックスをさらに含む装置である使用。 72.請求項71による使用において、上記マトリックスが生分解性である使用 。 73.請求項71による使用において、上記マトリックスが合成高分子物質を含 む使用。 74.請求項71による使用において、上記マトリックスがコラーゲン、ラミニ ン、又はヒアルロン酸から選択された構造分子を含む使用。 75.請求項71による使用において、上記マトリックスがグリコサミノグリカ ン又はプロテオグリカンから選択された細 胞付加因子を含む使用。 76.請求項71による使用において、上記マトリックスが肝臓組織から得られ る使用。 77.請求項66、67又は68による使用において、上記モルフォゲンポリペ プチドのアミノ酸配列が、配列番号No.5の残基38−139のヒトOP−1 のC末端の7個のシステインドメインと60%以上のアミノ酸同一性を有する配 列を含む使用。 79.請求項66、67又は68による使用において、上記モルフォゲンポリペ プチドのアミノ酸配列が、配列番号No.29のOPXにより規定される配列を 含む使用。 80.請求項66、67又は68による使用において、上記モルフォゲンポリペ プチドの少なくとも一つのアミノ酸配列が、配列番号No.5の残基38−13 9のC末端の7個のシステインドメイン、又はその対立遺伝子又は変種の配列を 含む使用。 81.請求項66、67又は68による使用において、上記モルフォゲンが、乳 、血清、又はモルフォゲンを分泌する哺乳類の細胞の培養上澄から得られる使用 。 82.請求項66、67又は68による使用において、上記モルフォゲンがモル フォゲンファミリー、又は対立遺伝子、変種又はその他の変形配列の一つ以上の プロドメインポリペプチドとの結合により可溶化されているモルフォゲンである 使用。 83.請求項82による使用において、上記モルフォゲンが上記ポリペプチドと 非共有結合により結合している使用。 84.請求項66、67又は68による使用において、上記モルフォゲンポリペ プチドの少なくとも一つのアミノ酸配列が、 配列番号No.17の残基30−431、ヒトOP−1、又は遺伝子又は変種の プロ形態を含む配列である使用。 85.請求項66、67又は68による使用において、上記モルフォゲンが、ヒ トOP−1、マウスOP−1、ヒトOP−2、マウスOP−2、60A、 CD F−1、BMP2A、BMP2B、DPP、Vgl、Vgr−1、BMP3、B MP5、BMP6及び対立遺伝子及び変種のプロドメインのN末端から選択され た少なくとも一つのN末端18アミノ酸ペプチドを含む一つ以上のプロドメイン ペプチドと結合することにより、可溶化されているモルフォゲンである使用。 86.請求項66、67又は68による使用において、上記モルフォゲンが、緊 縮条件下で、配列番号No.16のヌクレオチド136−192、又は配列番号 No.20のヌクレオチド157−211の配列を有する核酸と、ハイブリッド 形成する核酸によりコード化される一つ以上のプロドメインペプチドとの結合に より可溶化されているモルフォゲンである使用。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C07K 14/51 C12N 15/09 ZNA C12P 21/02 C 9282−4B C12Q 1/68 A 9453−4B (31)優先権主張番号 040,510 (32)優先日 1993年3月31日 (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,CA, CH,CZ,DE,DK,ES,FI,GB,HU,J P,KP,KR,LK,LU,MG,MN,MW,NL ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SK,UA (72)発明者 ルーガー,ディヴッド シー. アメリカ合衆国 01748 マサチューセッ ツ,ホプキントン,ダウネイ ストリート 19 (72)発明者 オパーマン,ハーマン アメリカ合衆国 02053 マサチューセッ ツ,メドウェイ,サマー ヒル ロード 25 (72)発明者 パング,ロイ エッチ.エル. アメリカ合衆国 03750 ニュー ハンプ シャー,エトナ,パートリッジ ロード 15 (72)発明者 コーエン,チャールズ エム. アメリカ合衆国 02053 マサチューセッ ツ,メドウェイ,ウインスロプ ストリー ト 98 (72)発明者 オズカイナック,エンジン アメリカ合衆国 01757 マサチューセッ ツ,ミルフォード,パーデュー ドライブ 44 (72)発明者 スマート,ジョン イー. アメリカ合衆国 02193 マサチューセッ ツ,ウエストン,メドウ ブルック ロー ド 50

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.哺乳類の肝組織損傷の後で、又は、肝組織損傷が予測される場合に、正常な 肝機能を維持する方法において、上記肝臓に治療有効濃度のモルフォゲンを供与 するステップを含む方法。 2.哺乳類の、組織損傷又は疾病により低下した臓機能のレベルを高める方法に おいて、上記肝臓に治療有効濃度のモルフォゲンを供与するステップを含む方法 。 3.請求項1又は2の方法において、上記の治療有効濃度のモルフォゲンを供与 するステップが、治療に有効な濃度のモルフォゲンを上記哺乳類に供与すること を含む方法。 4.請求項1又は2の方法において、上記の治療に有効な濃度のモルフォゲンを 供与するステップが、in vivoの治療に有効な濃度の内因性モルフォゲン を剌激する薬剤を上記哺乳類に投与することを含む方法。 5.請求項1又は2の方法において、上記肝機能が肝細胞損傷により低下してい るものである方法。 6.請求項5の方法において、上記肝細胞損傷の病因が代謝、感染症、毒物、自 己免疫、虚血又は栄養である方法。 7.請求項6の方法において、上記肝細胞損傷が、高ビリルビン血症、ウイルス 性肝炎、アルコール性肝疾患、門脈圧亢進症、新生児肝炎又は肝性脳障害を含む ものである方法。 8.請求項1又は2の方法において、上記肝機能が肝硬変症により低下している ものである方法。 9.請求項1又は2の方法において、上記肝機能が腫瘍により低下しているもの である方法。 10.請求項9の方法において上記腫瘍が肝細胞を含む方法。 11.請求項10の方法において、上記腫瘍が肝腺腫、結節性再生、肝細胞癌又 は血管肉腫を含む方法。 12.請求項9の方法において、上記腫瘍が転移癌細胞を含む方法。 13.請求項12の方法において、上記転移癌の原発部位が消化器、乳房、肺又 は皮膚である方法。 14.請求項1又は2の方法において、上記肝臓が肝不全の危険に曝されている 肝臓である方法。 15.請求項5の方法において、上記組織損傷が有害な濃度のアンモニア、フェ ノール、エタノール、病原菌副生成物、四塩化炭素および金属に起因する損傷で ある方法。 16.請求項5の方法において、上記組織損傷が有害な濃度の薬剤又はその代謝 産物に起因する損傷である方法。 17.請求項1又は2の方法において、上記組織損傷が臨床処置中に誘発される 方法。 18.請求項17の方法において、上記組織損傷が外科処置中に誘発される方法 。 19.哺乳類の肝臓組織の損失又は損傷の再生を誘発する方法において、上記方 法が、損失又は損傷した該組織の部位に治療に有効な濃度のモルフォゲンを供与 するステップを含む方法。 20.請求項19の方法において、上記モルフォゲンが、生化学的に適合性のあ る単細胞マトリックスと共に、上記の部位に供与される方法。 21.請求項20の方法において、上記マトリックスが上記組織に特異な成分を 有するマトリックスである方法。 22.請求項20の方法において、上記マトリックスが生分解性である方法。 23.請求項20の方法において、上記マトリックスが臓器特異性の組織に由来 する方法。 24.請求項20の方法において、上記マトリックスがコラーゲンおよび上記組 織に特異な細胞付加因子を含む方法。 25.請求項20の方法において、上記マトリックスが合成重合物質を含む方法 。 26.請求項20の方法において、上記哺乳類の体から移動性前駆細胞の流入、 分化、および増殖を可能にするに充分な大きさの孔(pore)を上記マトリッ クスが規定する方法。 27.請求項25の方法において、上記重合物質がポリ乳酸、ポリ酪酸、ポリグ リコール酸、ポリ無水物又はそれらの共重合体を含む方法。 28.哺乳類に肝組織再生を誘発させる方法において、上記方法が、 a)前駆細胞を治療有効濃度のモルフォゲンに曝すことにより剌激し、 b)上記の剌激された細胞をin vivoの肝組織に移植し、この剌激細胞 が該部位で増殖し分化するようにする ステップを含む方法。 29.請求項28の方法において、上記前駆細胞が間葉から生じる方法。 30.請求項28の方法において、上記の剌激された細胞を、生化学的に適合性 のある無細胞性のマトリックスと共に、上記の部位に移植する方法。 31.肝臓の移植組織の統合を高める方法において、治療有効濃度のモルフォゲ ンを肝臓組織の移植部位に供与するステップを含む方法。 32.請求項31の方法において、上記モルフォゲンを移植前に上記部位に供与 する方法。 33.請求項31の方法において、上記モルフォゲンを移植中に上記部位に供与 する方法。 34.肝臓の移植組織の生着を高める方法において、治療有効濃度のモルフォゲ ンを移植組織に供与するステップを含む方法。 35.請求項34の方法において、上記モルフォゲンを移植前に上記組織に供与 する方法。 36.請求項34の方法において、ドナーから上記移植組織を切除する前に、上 記モルフォゲンを上記移植組織に供与する方法。 37.請求項35の方法において、上記組織が合成組織である方法。 38.請求項37の方法において、上記合成組織が、生化学的に適合性のある無 細胞性のマトリックス上に配置した肝細胞を増殖させることを含む方法。 39.請求項31又は34の方法において、治療有効濃度のモルフォゲンを供与 する上記ステップを、上記の組織又は移植部位にモルフォゲンを投与することに より実施する方法。 40.請求項31又は34の方法において、治療有効濃度のモルフォゲンを供与 する上記ステップを、上記の組織又は移植部位にモルフォゲン剌激剤を投与する ことにより実施する方法。 41.請求項1、2、19、28、31又は34の方法において、上記モルフォ ゲンが、OP−1、OP−2、CBMP2、Vgl(fx)、Vgr(fx)、 DPP(fx)、GDF−1(fx)及び60A(fx)より成る群から選択し た一つの配列と、アミノ酸配列が少なくとも70%の相同性を有する方法。 42.請求項41の方法において、上記モルフォゲンが、OP−1、OP−2、 CBMP2、Vgl(fx)、Vgr(fx)、DPP(fx)、GDF−1( fx)及び60A(fx)より成る群から選択した一つの配列と、アミノ酸配列 が少なくとも80%の相同性を有する方法。 43.請求項42の方法において、上記モルフォゲンが、配列番号No.5(h OP1.)の残基43−139により規定される配列と、60%以上のアミノ酸 同一性を有するアミノ酸配列を含む方法。 44.請求項43の方法において、上記モルフォゲンが、配列番号No.5(h OP1.)の残基43−139により規定される配列と、65%以上のアミノ酸 同一性を有するアミノ酸配列を含む方法。 45.請求項44の方法において、上記モルフォゲンが、対立遺伝子及び変種を 含む、配列番号No.5(hOP1)の残基43−139で規定されるアミノ酸 配列を含むモルフォゲンである方法。 46.請求項1、2、19、28、31又は34の方法において、上記モルフォ ゲンをプロ形態で供与する方法。 47.請求項45の方法において、上記モルフォゲンがプロ 形態で供与される方法。 48.請求項47の方法において、上記モルフォゲンが、配列番号No.16の 残基30−431で規定されるアミノ酸配列を有するモルフォゲンである方法。 49.哺乳類の肝機能不全を直す(correct)方法において、 a)生化学的に適合性がある単細胞マトリックスに細胞を結合させ、細胞−マ トリクス構造をつくり(該マトリクスは細胞付加、増殖、及び内方への生長に適 しており、且つ該細胞はin vivoで一種類以上のタンパク質を発現させ、 上記肝機能不全を直すものである)、且つ、 b)上記細胞−マトリックス構造を、治療有効濃度のモルフォゲンと共に上記 哺乳類に移植する、 ステップを含む方法。 50.哺乳類のタンパク質欠乏を直す方法において、 a)生化学的に適合性がある単細胞マトリックスに細胞を結合させ、細胞−マ トリックス構造をつくり(該マトリックスは細胞付加、浸潤、増殖、及び分化に 適しており、且つ、該細胞はin vivoで一種以上のタンパク質を発現させ 、上記タンパク質欠乏を直すものである)、且つ、 b)上記細胞−マトリックス構造を、治療に有効な濃度のモルフォゲンと共に 上記哺乳類に移植する、 ステップを含む方法。 51.請求項49又は50の方法において、上記モルフォゲンが上記マトリック スの表面に吸収される方法。 52.請求項49又は50の方法において、移植前に上記細 胞の増殖を剌激するステップをさらに含む方法。 53.請求項52の方法において、上記細胞がモルフォゲンに曝されることによ り剌激される方法。 54.請求項49又は50の方法において、上記細胞が異なる遺伝子を含む方法 。 55.請求項49又は50の方法において、上記細胞が同種異系細胞である方法 。 56.請求項49又は50の方法において、上記マトリックスがin vivo で生分解性である方法。 57.請求項49又は50の方法において、上記マトリックスが臓器特異組織に 由来する方法。 58.請求項49又は50の方法において、上記マトリックスが合成重合物質を 含む方法。 59.請求項58の方法において、上記ポリマー材がポリ乳酸、ポリ酪酸、ポリ グリコール酸、ポリ無水物又はそれらの共重合体を含む方法。 60.請求項49又は50の方法において、上記マトリックスが組織に由来する 構造分子を一つ以上含む方法。 61.請求項60の方法において、上記マトリックスがヒアルロン酸、ラミニン 又はコラーゲンを含む方法。 62.請求項49又は50の方法において、上記マトリックスが細胞付加因子を さらに含む方法。 63.請求項62の方法において、上記細胞付加因子がグリコサミノグリカン、 プロテオグリカンを含む方法。 64.請求項49又は50の方法において、上記細胞マトリックス構造を肝臓特 異組織部位に移植する方法。 65.請求項49又は50の方法において、上記細胞マトリックス構造を肝臓外 の組織部位に移植する方法。 66.哺乳類の肝機能不全を直す組成物において、該組成物が、 a)in vivoで一種類以上のタンパク質を発現して上記肝機能不全を直 すことができる細胞、 b)上記肝細胞の付加、浸潤、分化及び増殖に適した三次元構造を有し、生化 学的に適合性がある無細胞マトリックス、及び、 c)上記細胞が上記マトリックスに付加され、上記哺乳類に移植されると、モ ルフォゲンにより剌激されて一種以上のタンパク質を発現させ、上記肝機能不全 を直すことができるモルフォゲン、 を有する組成物。 67.哺乳類のタンパク質欠損を直す遺伝子療法プロトコルに有用な組成物にお いて、該組成物が、 a)in vivoで一種類以上のタンパク質を発現して上記タンパク質欠損 を直すことができる細胞、 b)上記肝細胞の付加、浸潤、分化及び増殖に適した三次元構造を有し、生化 学的に適合性がある無細胞マトリックス、及び、 c)上記細胞が上記マトリックスに付加され、上記哺乳類に移植されると、モ ルフォゲンにより剌激されて一種以上のタンパク質を発現させ、上記タンパク質 欠損を直すことができるモルフォゲン、 を有する組成物。 68.請求項66又は67の組成物において、上記細胞が異なる遺伝子を含む組 成物。 69.請求項67の組成物において、上記の異なる遺伝子が上記の直すタンパク 質をコード化する組成物。 70.請求項66又は67の組成物において、上記細胞が同種異系細胞である組 成物。 71.請求項66又は67の組成物において、上記マトリックスがin viv で生分解性である組成物。 72.請求項66又は67の組成物において、上記マトリックスが臓器特異組織 に由来する組成物。 73.請求項72の組成物において、上記マトリックスが肝臓組織に由来する組 成物。 74.請求項66又は67の組成物において、上記マトリックスが合成重合物質 を含む組成物。 75.請求項74の組成物において、上記ポリマー材がポリ乳酸、ポリ酪酸、ポ リグリコール酸、ポリ無水物又はそれらの共重合体を含む組成物。 76.請求項66又は67の組成物において、上記マトリックスが組織に由来す る構造分子を含む組成物。 77.請求項76の組成物において、上記の構造の分子が、コラーゲン、ラミニ ン又はヒアルロン酸を含む組成物。 78.請求項66又は67の組成物において、上記マトリックスが細胞付加因子 をさらに含む組成物。 79.請求項78の組成物において、上記細胞付加因子がグリコサミノグリカン 又はプロテオグリカンを含む組成物。 80.請求項49、50、66又は67の発明において、上 記モルフォゲンが、OP−1、OP−2、CBMP2、Vgl(fx)、Vgr (fx)、 DPP(fx)、GDF−1(fx)及び60A(fx)より成る 群から選択された一つの配列と、アミノ酸配列が少なくとも70%の相同性を有 する方法。 81.請求項80の発明において、上記モルフォゲンが、OP−1、OP−2、 CBMP2、Vgl(fx)、Vgr(fx)、DPP(fx)、GDF−1( fx)及び60A(fx)より成る群から選択された一つの配列と、アミノ酸配 列が少なくとも80%の相同性を有する方法。 82.請求項81の発明において、上記モルフォゲンが、配列番号No.5(h OP1.)の残基43−139により規定される配列と、60%以上のアミノ酸 同一性を有するアミノ酸配列を含む発明。 83.請求項82の発明において、上記モルフォゲンが、配列番号No.5(h OP1.)の残基43−139により規定される配列と、65%以上のアミノ酸 同一性を有するアミノ酸配列を含む発明。 84.請求項83の発明において、上記モルフォゲンが、対立遺伝子及びその変 種を含む、配列番号No.5(hOP1.)の残基43−139で規定されるア ミノ酸配列を含むモルフォゲンである発明。 85.請求項49、50、66又は67の発明において、上記モルフォゲンがプ ロ形態で供与される発明。 86.請求項84の発明において、上記モルフォゲンがプロ形態で与えられる発 明。 87.請求項86の発明において、上記モルフォゲンが、配 列番号No.16の残基30−431で規定されるアミノ酸配列を有するモルフ ォゲンである発明。 88.モルフォゲンを低下した肝機能のレベルを向上させる医薬、又は組織損傷 又は疾病の後で正常な肝機能を維持するための医薬としての製造への使用。 89.モルフォゲンを、損失又は損傷した肝臓組織を再生させる医薬、又は移植 肝臓の生着を高めるための医薬としての製造への使用。 90.モルフォゲンを、哺乳類の肝機能不全又はタンパク質欠乏症を直すための 、移植用の細胞増殖装置としての製造への使用。 91.請求項88、89又は90による使用において、上記モルフォゲンが、O P−1、OP−2、CBMP2、Vgl(fx)、Vgr(fx)、DPP(f x)、GDF−1(fx)及び60A(fx)より成る群から選択した一つの配 列と、アミノ酸配列が少なくとも70%の相同性を有する使用。 92.請求項88、89又は90による使用において、上記モルフォゲンが、配 列番号No.5(hOP1.)の残基43−139により規定される配列と、6 0%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列を含む使用。 93.請求項88、89又は90による使用において、上記モルフォゲンが、対 立遺伝子及び変種を含む、配列番号No.5(hOP1.)の残基43−139 で規定されるアミノ酸配列を含むモルフォゲンである使用。 94.哺乳類の肝機能低下又は肝細胞の損傷を検知するキット、又は哺乳類の肝 機能の低下又は肝細胞の損傷に関連する疾 患の治療法の効果を評価するキットにおいて、該キットが、 c)哺乳類から細胞又は体液サンプルを摂取する手段、 b)上記サンプルのモルフォゲンと特異的に相互作用し、タンパク質−モルフ ォゲン結合複合体をつくる結合タンパク質、 c)上記複合体を検地する手段 を有するキット。 95.請求項94のキットにおいて、上記の結合タンパク質が、モルフォゲンの プロ領域の一部又は全部により規定されるエピトープに特異性を有するキット。 96.哺乳類の肝機能低下又は肝細胞の損傷を検知する方法、又は哺乳類の肝機 能の低下又は肝細胞の損傷に関連する疾患の治療法の効果を評価する方法におい て、該方法が、 上記哺乳類の血清又は腹腔液に存在するモルフォゲン抗体滴定の生理的濃度の 変動(該変動が肝細胞死滅を示すものである)を検知するステップを有する、 方法。 97.請求項1、2、28、31、49、50、66、67、88、89及び9 0の発明において、上記モルフォゲンが、モルフォゲンファミリー、又は対立遺 伝子、種又はその他の変形配列の一つのプロ領域を有するペプチドと複合する二 量体タンパク質種を含むモルフォゲンである発明。 98.請求項97の発明において、上記二量体モルフォゲン種が上記ペプチドと 非共有結合により複合する発明。 99.請求項97の発明において、上記二量体モルフォゲン種が二つの上記ペプ チドと複合する発明。 100.請求項97の発明において、上記ペプチドが上記プ ロ領域により規定される配列の少なくとも最初の18個のアミノ酸を含む発明。 101.請求項100の発明において、上記ペプチドが上記プロ領域の全長を有 する発明。 102.請求項97の発明において、上記ペプチドが、厳密な条件下で、配列番 号No.16のヌクレオチド136−192又は配列番号No.20のヌクレオ チド157−211により規定されるDNAとハイブリッド形成する核酸を含む ペプチドである発明。 103.請求項97の発明において、上記複合体が、塩基性アミノ酸、洗浄剤又 はキャリアタンパク質に曝されることにより、さらに安定化する複合体である発 明。
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