JPH10506272A - 敵対被標的薬物に対するhivプロテアーゼ進化応答のガラス器具内での予測法 - Google Patents

敵対被標的薬物に対するhivプロテアーゼ進化応答のガラス器具内での予測法

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JPH10506272A JP8510398A JP51039896A JPH10506272A JP H10506272 A JPH10506272 A JP H10506272A JP 8510398 A JP8510398 A JP 8510398A JP 51039896 A JP51039896 A JP 51039896A JP H10506272 A JPH10506272 A JP H10506272A
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Abstract

(57)【要約】 被標的にされる薬物に応答して生体内に出現し得る、別個の第1世代の薬物抵抗力のあく生物活性のHIVプロテアーゼの突然変異体を同定するためのガラス器具内法は、(a)各々が逆トランスクリプターゼを随伴する蛋白重合体の部分として発生させられる、1つ乃至3つのアミノ酸置換分最初のプロテアーゼから相異しているプロテアーゼの第1世代の突然変異体全部のライブラリーを薬物の存在の下に調合することと、(b)逆トランスクリプターゼの活性分析により薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体のプロテアーゼを分離することと、(c)このように分離された活性のある突然変異体のプロテアーゼの薬物抵抗力へと導く別個のアミノ酸変化を同定することと、を包含する。HIVプロテアーゼの生物活性の突然変異体又は野性種の形態に対する薬物の効力を評価するためのガラス器具内法は、非活性HIVプロテアーゼとHIV逆トランスクリプターゼと1つ以上のプロテアーゼ開裂部位とを備える突然変異体の蛋白重合体と薬物とを組み合わせることと、生物活性の突然変異体の及び野性種の形態を加えることと、逆トランスクリプターゼの活性がテストされるHIVプロテアーゼの突然変異体の又は野性種の形態に対する薬物の効目のなさを指示するものとして活性の逆トランスクリプターゼの解放分析をすることと、を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】敵対被標的薬物に対するHIVプロテアーゼ進化応答のガラス器具内での予測法 発明の技術分野 ウイルス、バクテリア、及びその同類のような種々な微生物の病原性は、微生 物の生存及び/又は繁殖に不可欠なある種の蛋白を不活性化することによって除 去或いは少なくとも管理がなされ得る。本発明は、一般には、敵対被標的薬物に 対するこのような蛋白の進化応答のガラス器具内での予測法に係る。特に、本発 明は、プロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒される生物活性を有し て、第2蛋白を含有する蛋白重合体の一部として自然のままに発現されるHIV プロテアーゼのようなプロテアーゼの、薬物に対する進化応答のガラス器具内で の予測法に関する。本発明の方法は、例えば、臨床での使用に先立って、特定の 抗菌作用物質の臨床での使用に応答して出現し得る蛋白の抵抗力のある生物活性 の突然変異体の形態を同定するのに使用され得る。特に、臨床での使用に先立っ て、特定の抗菌作用物質の臨床での使用に応答して出現し得る第1世代の抵抗力 のある生物活性の突然変異体の全ての可能性を予測するのに、本発明は使用され 得る。この手法においては、抗菌作用物質及び前記第1世代の抵抗力のある蛋白 の突然変異体の形態に対して効力を有する、1以上の補助薬物を包含する薬物の カクテルが同定され得るので、その後から蛋白の進化的逃避経路を排除するため に臨床で使用され得る。同様な手法で、蛋白の野性種に対しても、第1世代の抵 抗力のある突然変異体の形態に対しても、両方に対して効力を有し、且つ前記薬 物のカクテルの代わりに対薬物抵抗力に打ち勝つために臨床で使用し得る単独の 薬物が同定され得る。本方法は、又、例えば、臨床での使用に先立って、蛋白に 対抗して使用する意図のある抑制因子の究極の効力の評価のためにも使用され得 る。 発明の背景 過去半世紀に亘っての比較的重要な科学的技術的進歩の1つは、抗生物質及び 抗ウイルス性作用物質のような抗菌薬物の発展であった。これらの薬物の広範な 利用の可能性は数百万人の生命を救済し、数えきれない程のやり方で人類に利益 をもたらした。このような薬物の有効性への唯一の制約は、薬物抵抗力のある病 原体の進化発展であった。 細菌性病原体は、薬物の標的を突然変異させることによるとか、薬物の摂取を 制限することによるとか、薬物を破壊することによるとかなどの種々なやり方で 抗生物質薬物に対して抵抗力を有するようになる。しばしば薬物の標的は、病原 体の生存及び/又は繁殖に必要な蛋白であり、薬物に対する抵抗力は薬物の標的 を暗号化している核酸連鎖の中での1以上の抵抗力授与突然変異の手段によって 授与され、この抵抗力授与突然変異は、官能性を維持している間にも、敵対被標 的薬物に対する親和性を薬物の標的が喪失するような薬物の標的の突然変異体の 形態を産出する。 今や公衆の健康に重大な脅威を提供する抗生物質に対する普及し且つ常に増大 する細菌の抵抗力の問題が、最近“抗生物質抵抗力における危機”、科学第257 巻、第1064〜1073頁(1992年8月21日)の中で、ハロルドC・ノイによって指摘 された。ノイによって中継されたように、過去数十年間に亘る抗生物質の広範な 使用が薬物抵抗力のある細菌の繁殖を産みだした。1例として、ノイは、1941年 には、世界中の黄色ブトウ球菌の実質的に全ての菌株がペニシリンGに影響され 易いものであったものが、今日では、95%を超える黄色ブドウ球菌がペニシリ ン、アンピシリン、及び抗シュードモナス ペニシリンに対する抵抗力を有する と注意している。他の1例として、ノイは、1941年には、1日4回4日間投与の 10,000単位のペニシリンからなる治療で肺炎球菌肺炎に倒れた患者を治癒させる のには充分であったものが、今日では、患者は1日当り2千4百万単位のペニシ リンを受容することもあり得る状態であり、それでも尚、肺炎連鎖球菌によって 引き起こされる肺炎球菌性髄膜炎で死ぬことさえもあり得ると注意している。 抗生物質に対する細菌の抵抗力の問題の一部は、このような薬物が伝統的に開 発使用されてきたやり方の中から派生している。典型的には、最初の抗生物質は 、(例えば、単独又は少数の病原性細菌株、均質な酵素調合、均一受容体調合、 又はその類似物のような)実質的に均一で静的な標的に対して開発され、それか らこの薬物に対しての普遍的な抵抗力が展開するまで、水遠に進化して増え続け る異種起源性の標的に対して使用されている。それから第2の抗生物質が、抵抗 力を有するが、尚同様に均一で静的な標的の形態に対して、同じようにして開発 され、続いて第2の抗生物質に対する広範な抵抗力が展開するまで、最初の抗生 物質に取って代えられる。新しい薬物が利用可能になると、増大する選択的圧力 に応答して永続的に丈夫な激しい病原体が出現するまで、何年にも亘ってこの順 序が繰り返されるのが普通である。多くの実例で、或る薬物に対する抵抗力は時 間をかけて展開されるであろうという認識があってさえも、抵抗力のある菌株と 成功裏に戦う為の将来の新薬物の利用が可能になるであろうという一致した意見 が存在した。不幸にもこれが何時の場合にも起こることにはならなかった。そし て効果的な新抗生物質の当面の開発速度は、過去に比べるとより遅くなっている 。 細菌は、敵対被標的薬物に対する抵抗力を取得する能力によって医学界に問題 を提起した唯一の病原性微生物なのではない。ウイルス、特に注目するべきHI Vウイルスは、抗ウイルス作用物質に関して同様な問題を提起した。例えば、H .モーリー他の“治療、非治療の患者血液中のジドブジン抵抗力のある人免疫欠 損ウイルス タイプ1の定量化”、米国科学アカデミー協会報第90巻、第25 〜29頁(1993年)、M.テイスデエイル他の“逆トランスクリプターゼのYM DD領域においての突然変異による3’−チアノチシン抑制因子に抵抗力を有す 25る人免疫欠損ウイルス タイプ1の生体内での迅速選択”、米国科学アカデミ ー 協会報第90巻、第5653〜5656頁(1993年)、及びR.ヤーチャン他の “HIV感染治療上の挑戦”、臨床展望第14巻、第196〜202頁(1993年 )を参照。 “HIV治療に対する現状と将来展望”、科学第260巻、第1286〜12 93頁(1993年5月28日)の中でマーガレット I.ジョンストン及びダニエル F.ホスは、抗HIV作用物質開発に対する研究者の努力のいくつかを再吟味 して、このような作用物質が何故充分に効果的でなかったのかに関する一般によ く認められた説明のいくつかを報告した。薬物失敗に対するこのような説明の1 つは、薬物抵抗力の出現である。ジョンストン及びホスは、HIV抵抗力は、H IV治療に使われる広範使用の抗レトロウイルス性ヌクレオシドの各々に対して 観測されたと注意している。1例として、ジョンストン及びホスは、細菌培養に おいてはHIVに対して活性であると1984年に同定されたか、今日では治療 開始後6ヵ月の速さで個人の中での抵抗力を誘発することが観測される、このよ うな抗レトロウイルス性ヌクレオシド、3’−アジドチミシン(AZT)に言及 している。 HIVの薬物抵抗力の他の1つの例は、最近メルク社の開発した新しいHIVプ ロテアーゼ抑制因子に関連して出現した。M.バルトホルツの“メルクは試験結 果の上で落胆に直面:HIVがAIDS新約の将来性に抵抗”、ウォール スト リート ジャーナル (1994年2月25)参照。メルクが商用名称L−735,52 4の下に同定したこの薬物に対する抵抗力は、人体の臨床試験に先立っての細胞 培養研究では観察されなかったが、臨床評価をしている間に抵抗力の適応が出現 した。 抗ウイルス作用物質に対するウイルスの抵抗力は、典型的には、被標的ウイル ス蛋白を暗号化するウイルスの核酸の中での1以上の抵抗力授与突然変異によっ て授与される。特にHIVウイルスのような或る種のレトロウイルスの場合には 、 突然変異の頻度が極めて高くなり得る。事実、HIVウイルスに感染した特定の 個人の中では、20%程度のウイルスは突然変異を包含していることを発見され ている。ウエイン−ホブソンの“今迄に記録された最高速のゲノム進化:現場で のHIV変貌”、遺伝学及び発展の現在意見第3巻、第878〜883頁(1993 年)参照。この突然変異の高頻度は、第1義的には、HIV逆トランスクリプタ ーゼ酵素の動作に起因するもので、この酵素は、ウイルスの生活周期の一部とし て、単一撚りのウイルスRNAを2重撚りのDNAに変換するのに使用されるが 、しかし編集機構を欠いている。その突然変異的な高頻度性の故にHIVウイル スは881で同定される“永続性突然変異機械”として特徴付けられてきた。事 実、少なくともHIVウイルス及び同類のウイルスに関しては、実質的に無制限 な数の異なる進化の逃げ道が、実際的にはどのような薬物に関しても、蛋白の中 に存在するという、当業界での普及した信仰が存在する。例えば、ホーネス他の “単純疱疹ウイルスのDNAポリメラーゼ位置内の多くの部位での単一突然変異 は、アフィジコリンに対する過敏症とホスホノ酢酸に対する抵抗力とを授与し得 る”、遺伝子ウイルス学会誌第65巻、第1〜17頁(1984年)、サーグ他の“ 生体内の人免疫欠損ウイルス タイプ1の広域変貌”、自然第334巻、第44 0〜444頁(1988年8月4日)、リッチマンの“HIVの薬物抵抗力”薬理学 及び中毒学レビュー年報第32巻、第149〜164頁(1993年)、及びウエイ ン−ホブソンの“今までに記録された最高速のゲノム進化:現場でのHIV変貌 ”遺伝学及び発展の現在意見第3巻、第878−883頁(1993年)参照。言い 換えれば、少なくとも或る特定の薬物に関しては、付与の蛋白にとって利用の可 能な多くの異なった抵抗力授与突然変異の数は、極端に制限され得るという認識 が当業界には現れてこない。従って、HIVの薬物抵抗力(及びより広く言えば ウイルスの薬物抵抗力)は、現在、当業界では処理しにくい問題であると考えら れている。 将来の薬物の臨床での使用に先立って伝統的に評価されてきた1つの方法は、 細胞培養選択と一般に呼ばれている技法によるものである。細胞培養選択を使用 しての抗ウイルス作用物質の試験のためには、典型的には、将来の薬物の存在の 下で、宿主細胞ラインの上で被標的ウイルスを養育する。それから薬物抵抗力の ある菌株を選択するために、子孫ウイルスが、濃度を増強した将来の薬物の存在 の下で宿主細胞ラインのなかを連続的に通過させられる。将来の薬物評価に対す る細胞培養選択の例示的応用例は、テイスデエイル他の“逆トランスクリプター ゼのYMDD領域における突然変異による3’−チアシチジン抑制因子に抵抗力 を有する人免疫欠損ウイルス タイプ1のガラス器具内での迅速選択”、米国科 学アカデミー協会報第90巻、第5653〜5656頁(1993年6月)の中に開 示されている。テイスデエイルの中で、MT−4細胞が野性種のHIV−1又は 野性種のHIV−1から誘導されたAZT−抵抗力のある菌株のいずれかに感染 され、低濃度の(−)−2’−デオキシ−5−フルオル−3’−チアシチジン( FTC)に晒された。子孫ウイルスは、回収され、増強された濃度のFTCの存 在の下でMT−4細胞の中を連続的に通過させられた。野性種の子孫の第4通過 及びAZT−抵抗力のある子孫の第2通過までで、IC50(50%抑制濃度)値 が50μモルを超過した。より高い化合物濃度で試験すると、通過6のウイルス のIC50値は250μモル超になった。抵抗力のあるウイルスの迅速出現を基盤 に、テイスデエイル他は、可能な他のHIV−1の抑制因子との組合せを除くF TCの治療の価値は制限され得る、と仮説を立てた。将来の薬物の評価に対する 細胞培養選択の他の1つの例示的応用例は、タディ他の“ワクシニアウイルスD NAポリメラーゼの遺伝的特性付け:薬物感受性の変化及び忠実度の低下を授与 する点突然変異の同定”ウイルス学会誌第65巻、第2号、第869〜879頁 (1991年2月)の中に開示されている。タディの中では、野性種のワクシニアウ イルスは、ニトロソグアニジンによって化学的に突然変異誘発性化させられ、 それからアフィジコリン抵抗力のあるウイルスの分離努力の中で、85μモルの アフィジコリンの存在下のアフリカ緑猿BSC40細胞を連続的に通過させられ た。 抗ウイルス作用物質に対する上記の細胞培養選択技法に類似の技法が、抗生物 質の効能試験に用いられてきた。例えば、ハンドワーガー他の“臨床及び研究室 での低レベルのペニシリン抵抗力を有する病原性肺炎連鎖球菌分離株のペニシリ ン結合蛋白の変貌”、感染症学会誌第153巻第1号、第83〜89頁(1986年 1月)(この中ではベンジルペニシリンに抵抗力を有するクローンが、2倍増濃 度のベンジルペニシリン中の血液寒天プレート上の連続しての通過により選択さ れた)を参照。 上記のやり方による抗生物質及び抗ウイルス作用物質両者の試験において、最 も多くの研究者は、第1義的には、将来の薬物に対しての著しい抵抗力の出現速 度及び薬物の潜在的治療価値測定用のキー ファクターとして、将来の薬物のI C50値に焦点を絞ってきた。典型的には、抵抗力の展開がより速ければ将来の薬 物はより望ましくないと判定されてきた。このように、将来の薬物の評価では、 技法は、第1義的には、異なる薬物抵抗力のある変異体の性質又はに関係無し に突然変異の速度に焦点を絞っている。 広く用いられているとはいえ、細胞培養選択は制約に満ち満ちている。このよ うな制約の1つは、細胞培養技法そのものが、生体内に現れたであろう或る突然 変異菌株の選択に対して不公正なバイアスを掛けているかもしれないことである 。メヤーハンズ他の“生体中のHIV類似種の中の一時性変動は逐次的なHIV の分離菌に反映されていない”、細胞第58巻、第901〜910頁(1989年9 月8日)参照。上記のメヤーハンズの論文の中では、2年半の期間に亘った患者 から入手されたHIV−1分離菌に加えて培養された抹消血液単核細胞(PBM C)から入手されたHIV−1分離菌が分析され、比較された。夫々の分離菌か らの tat遺伝子がポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって増幅され、増幅DNA が哺乳類発現ベクターの中にクローン化された。各サンプルから20クローンが 配列された。ウイルス ゲノムのHIV類似種−母集団は、対応する生体内及び ガラス器具内の母集団の間で有意な差異を示した。例えば生体内分離菌のゲノム の大部分の形態は、ガラス器具内分離菌の対応ゲノムの少数形態から引き出され た。これらの結果から、メヤーハンズ他は、培養は障害であるとの結論を導出し た。 細胞培養選択における固有の他の1つの制約は、生体内で出現し得る各全ての 突然変異が可能な選択の間に発生されるであろうという保証のないことである。 細胞培養選択における固有の尚他の1つの制約は、或る薬物授与突然変異が観察 下にある遺伝子以外の遺伝子の中で同時発生の致命的突然変異によってマスクさ れ得ることである。これは、細胞培養選択が観察下にある遺伝子に対して制約的 な突然変異誘発の手段を提供しないがためである。 1994年10月5日発行の英国出願第 2,276,621号公報及び引用することに よって本願に編入された特許公報の中には、薬物抵抗力のあるHIVプロテアー ゼの突然変異体の同定及び分離において有用であるといわれる色素分析が記述さ れている。この分析は、又、例えばHIVプロテアーゼの薬物抵抗力による影響 を受けない抑制因子のような、新しいHIVプロテアーゼ抑制因子のスクリーニ ングにも有用であると言われている。主題の色スクリーニング分析は、調節可能 なプロモーターを備えるベクターを包含し、このプロモーターは、1つの連鎖が HIVプロテアーゼ又はその突然変異体を暗号化し、他の1つの連鎖がHIVプ ロテアーゼによる開裂の可能なアミノ酸基質インサートを随伴するβ−ガラクト シダーゼを暗号化する、2つの隣接する構造連鎖の転写を制御する。 残念ながら、本発明者が知る限り、前記の色素分析は、後続の臨床での使用で 後に分離された、薬物抵抗力のある菌株の、ガラス器具内での同定における限定 的な成功であった。本発明者は、前記色素分析の貧弱な予言的性質が、かなりの 程度まで、使用されるHIV−プロテアーゼ β−ガラクトシダーゼ構造概念の 確実性の不足に由来するものと信ずる。言い換えると、前記の色素分析における プロテアーゼ突然変異体は、分析中に記録されるべき前向きの結果に対しては、 β−ガラクトシダーゼ蛋白内の単一の人工的な開裂部位でのプロテアーゼ β− ガラクトシダーゼ融解蛋白の開裂が必要なだけであり、対照的に、自然のままの HIV蛋白重合体においては、プロテアーゼは、例えばHIV逆トランスクリプ ターゼを活性化するための、少なくとも3部位のような多数の部位での蛋白重合 体の開裂をしなければならない。上記色素分析の構造概念での開裂部位の性質及 び数の確実な変動が、効果的に分析を非信頼的なものにしている、と本発明者は 信ずる。 結果として、少なくとも上記の理由に対しては、細胞培養研究によって予測さ れなかったような薬物抵抗力のある菌株が生体内では観測された、との報告例が 多数存在する。例えば、(HIVウイルス中のAZT抵抗力は、続く細胞培養選 択で観測されなかったと報告した)スミス他の“アジドチミジン存在下でのTリ ンパ球の、人免疫欠損ウイルス感染後のウイルス生産再開”、ウイルス学会誌第 61巻第12号、第3769〜3773頁(1987年12月)、(HIVウイルス中 のAZT抵抗力は続く細胞培養選択では観測されなかったが、続く臨床使用での AZT抵抗力のある分離菌の存在は、注目に値すると報告した)ラーダー他の“ 変化した抑制因子感受性を有する人免疫結束ウイルス タイプ1の逆トランスク リプターゼ変異体の感染ポテンシャル”、米国科学アカデミー協会報第86巻、 第4803〜4807頁(1989年7月)、及び(野性種のHIVを使った細胞培 養でのジドブジン抵抗力のあるHIV菌株の選択の試みは成しなかったと警告し 、臨床的に発見されるものと類似のジドブジン抵抗力のある菌株は部位指向の突 然変異誘発性によって構築されたHIV変異体の細胞培養選択によって入手され た と報告した)ラーダー他の“細胞培養の中を通過することにより選択されたジド ブジン抵抗力のある人免疫欠損ウイルス”ウイルス学会誌第65巻第10号、第 5232〜5236頁(1991年10月)を参照。 細胞培養選択でのその他の制約は、(1)無傷の病原体使用が要求されるので 、安全性問題を避けるために厳格な取り扱い条件が使用されなければならないこ と、(2)細胞培養技法そのものは、通常数個の通過が要求され、各通過は典型 的には多数日かかるので、非常に時間のかかる(それ故高価な)ものであること 、である。上記で言及したように、薬物抵抗力は非常に一般的であるが故に、薬 物抵抗力が現れる実質的に全部の例の中で、薬物抵抗力が授与される又は授与さ れ得る極めて多数の並列的進化逃避経路が存在するものと、多くの研究者は仮定 してきた。(2人の慢性的感染者からのHIVウイルスの逐次分離に従って顕著 に多数の関連した、しかも区別可能な遺伝子型変異体の並行的進化の存在したこ とを報告した)サーグ他の“人免疫欠損ウイルス タイプ1の生体中での広範な 変貌”、自然第334巻、第440〜444頁(1988年8月4日)、及び(アフ ィジコリンに対する単純ヘルペス過敏性は単一の充分隔離された多数の突然変異 の共通的な結果であると報告した)ホーネス他の“単純ヘルペス ウイルスのD NAポリメラーゼ位置内の多数部位での単一突然変異はアフィジコリンに対する 過敏性とホスホノ酢酸に対する抵抗力とを授与し得る”、遺伝子ウイルス学会誌 第65巻第1〜17頁(1984年)を参照。 事実、薬物抵抗力の問題は、何人かの研究者が、HIVのような病原体に関し ての充分な治療及び抑制に対する将来予測は冷え冷えとしたものである、と結論 付ける程のレベルにまで成長した。(HIVウイルスの遺伝子高変貌性とHIV ウイルスの高ウイルス負荷性とは、HIVの変貌に対して何らかの制約が存在す るのか、との問題を提起すると説明した)ウエイン−ホブソンの“今までに記録 された最高速のゲノム進化:現場でのHIV変貌”、遺伝学及び発展の現在意見 第3巻、第878〜883頁(1993年)参照。 これらの悲観的予測にも拘らず新しい薬物及び治療法は探究され続けている。 しかしながら、潜在的な新薬の同定は、単一の静的な病原性標的に対しての可能 性のある治療作用物質の評価の巻き込みを続けている。このような潜在的な新薬 の同定に対して益々多く使用される技法は、合理的な薬物設計と組合せスクリー ニングとを包含する。合理的な薬物設計においては、標的化合物の上の望みの結 合部位の形態的化学的構造が同定され、単一標的化合物の上の結合部位に結合す る相手としての官能能力を基礎に、将来の薬物が設計及び/又は評価される。合 理的な薬物の設計の例示的適用例が以下の特許及び出版物の中で論議され、その 全てを引用することによって本願の中に編み入れるものとする。即ち、米国特許 第 5,300,425号公報、米国特許第 5,223,408号公報及びロバーツ他の“ペプチド を基礎に置くHIVプロティナーゼ抑制因子”、科学第248巻第358〜36 1頁(1990年4月20日)である。 組合せスクリーニングにおいては、短いオリゴヌクレオチド連鎖、アミノ酸連 鎖、又は他の有機化合物の種々な組合せ配置が、単一標的化合物の上の結合部位 に対する将来の結合相手としてスクリーニングに掛けられる。組合せスクリーニ ングの例示的適用例は、以下の特許及び出版物の中で論議され、その全てを引用 することによって本願の中に編み入れるものとする。即ち、米国特許第5,288,51 4 号公報、米国特許第5,258,289 号公報、バーバスIII世他の“セミ合成の組合 せ抗体ライブラリー:多様性問題に対する化学的な解”、米国科学アカデミー協 会報第89、第4457〜4461頁(1992年5月)、及びアルパーの“流れ作 業配置上での薬物発見”、科学第264巻、第1399〜1401頁(1994年6 月3日)である。 最近、(“併用治療”、即ち、)付与の病原体、特にHIVの異種蛋白向けの 2以上の薬物の連携投与の概念が薬物抵抗力問題に打ち勝つ可能性のある方法と して出現した。単一病原体の異種蛋白に対して標的を定められた2つ以上の薬物 を利用するアプローチの例が、景山他の“単一作用物質又は組合せ作用物質とし てのC2対称性基盤のHIVプロテアーゼ抑制因子による人免疫欠損ウイルス( HIV)タイプ1複製のガラス器具内での抑制”、抗微生物作用物質と化学療法 第36巻第5号、第926〜933頁(1992年5月)、及び“組合せエイズ薬の 臨床試験を始める薬剤組合”ウォール ストリート ジャーナル(1994年4月14 日)の中で論議されている。景山論文の中では、例えば、(逆トランスクリプタ ーゼ抑制因子の)AZT又はddlを伴ったA75925、A77003、及び A76928”のような或るC2対称性基盤のHIVプロテアーゼ抑制因子の組 合せがガラス器具内で研究された。薬物の或る組合せに対するガラス器具内刺激 の結果が観測された。(例えば、AZTと組み合わせられたA75925は、ガ ラス器具内では実質的に完全な抑圧の結果を生みだした。) しかしながら、上記タイプの併用治療は、生体中では、選択的圧力の下で、全 ての被標的蛋白の抵抗力のある形態を包含する病原体を出現させるので、究極的 には失敗するであろうと本発明者は信ずるものである。このような病原体の出現 は、異種被標的蛋白の中の抵抗力授与突然変異を伴うゲノムが多重抵抗力を有す る病原体形成のために相互に再結合する出来事の中で急かされさえされ得る。 薬物抵抗力の問題に打ち勝つための可能な方法として最近出現した他の一つの アプローチは、(“集中併用治療”、即ち、)付与の病原体の同一蛋白上の異な る活性部位 に向けて2つ以上の薬物を連携投与することである。このアプローチ の例が、チュー他の“治療法最適化のためにHIV−1の多重薬物抵抗力向けの 進化を制限する方法の採用”、自然第361巻、第650〜654頁(1993年2 月18日)の中に開示されている。チュー論文の中では、野生種の逆トランスクリ プターゼ抑制因子に対する多重薬物抵抗力を授与するHIV−1の逆トランスク リプターゼ遺伝子上の異なる活性部位の中での突然変異が、多重薬物抵抗力のウ イルス複製との非共存性の有無の決定のために構築された。ATZ、ddl、及 びピリシノンに対する抵抗力授与の突然変異の組合せを包含するウイルスは、ウ イルス複製に対して無能であると報告された。これらの突然変異体ウイルスの存 在は、多重薬物抵抗力の展開を制約するような進化限界の存在を示した、とチュ ー他は仮説を立てた。しかしながら、上記で言及した多重薬物抵抗力のある変異 体は、生活性欠如に対して責任を持つ突然変異を意図したものではなかったこと が、後にチュー他の“HIV−1のエラーが現れた”、自然第364巻、第67 9頁(1993年8月19日)の中で指摘された。更に、多重薬物抵抗力のあるチュー 変異体は、多重抵抗力のある表現型を尚提示する間にも、野性種ウイルスに対す る同様な抑制因子の存在の下でも成長動態を提示したことが、エミニ他の“HI V及び多重薬物抵抗力”、自然第364巻、第679頁(1993年8月19日)の中 で指摘された。 上記の集中併用治療は、使用される薬物各々の全部が同一の静的な蛋白の種、 即ち、最初の又は野性種の種の上の異なった部位に対して標的を定められている が故に、傷物であると本発明者は信ずる。言い換えると、前述の集中併用治療の 薬物は、どれも、選択的圧力下で出現する突然変異体の薬物抵抗力のある形態に 対抗する方向を特に指向している訳でもなく、或いは他の併用薬のどれかに対す る抵抗力を授与する突然変異に対抗することを指向する前述の集中併用治療の薬 物のどれかでもない。結果としては、併用薬の1つに抵抗力を有する全ての蛋白 の突然変異体の形態が他の併用薬のいずれかによって非活性化させられることの 保証はあり得ない。 かくして、お解かりのように、将来の薬物のスクリーニング及び比較と同時に 臨床治療の設計にも利用される従来の技術の技法は、効果的でないか或いは実用 的でないかのいずれかである。 従って、現在では、薬物抵抗力の問題に打ち勝つための病原性微生物に対抗す る効果的な治療法に対するニーズが存在する。加えて、薬物に応答して出現し得 る全ての可能性のある第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の、将 来の薬物の臨床投与に先立っての予測、薬物に対抗する抵抗力展開の容易さの観 点での薬物の比較、及びこのような薬物抵抗力のある突然変異体に対抗する効果 的な薬物の同定に対するニーズが存在する。更に、従来型の細胞培養選択技法よ りも時間効率がよくて経済的であるやり方での、主題の薬物に対しての蛋白の薬 物抵抗力のある生物活性の突然変異体の予測に使用可能なガラス器見内での技法 に対するニーズが存在する。 発明の概要 本発明は、多くの実例で、蛋白に対抗する目標を立てられた効果的な抑制性薬 物に対する感受性回避のために蛋白が採り得る別個の初期の進化経路は、極く少 数に過ぎないということの発見を前提とする。極く少数の別個の抵抗力授与突然 変異のみが、蛋白に対抗する目標を立てられた効果的な抑制性薬物の使用への応 答において、初期に蛋白に利用可能にされているものであるというこの覚書きは 、抗微生物治療の分野における現在思考に反するものである。従来技術における 治療法設計は、抵抗力授与突然変異と抵抗力授与突然変異に組み合わされて薬物 抵抗力の段階的なより高いレベルの授与をする他の突然変異との間を区別するこ と、にかくも遠く離れて失敗してしまったのである。 前記発見の1応用例は、使用の予期される薬物に応答して生体内で出現する可 能性の高い最初の(又は“野性種の”)蛋白の別個の第1世代の薬物抵抗力のあ る生物活性の突然変異体の全ての正体のガラス器具内での予測方法にある。本発 明の教唆に従えば、このガラス器具内法は、少なくとも1つのそして望ましくは 3つ以下のアミノ酸置換によって最初の蛋白或いはその区域と異なる第1世代の 突然変異体を含む最初の蛋白の第1世代の突然変異体各々の包括的ライブラリー を産み出すステップと、問題の薬物に抵抗力を有する総括的ライブラリーからの 生物活性の第1世代の突然変異体の全てをガラス器具内で分離するステップと、 そのようにして分離された各第1世代の生物活性の突然変異体を同定するステッ プとを包含するが、この同定にあっては、そのようにして分離された同一アミノ 酸連鎖を有する他の突然変異体が同定されることのないようにして同定された各 突然変異体は、薬物に応答して生体内に出現し得る別個の第1世代の薬物抵抗の ある生物活性の突然変異体を代表する。上記方法の5つの異なる実施例が以下に 詳細に記述される。特別に好適な1実施例に従えば、自然のままではプロテアー ゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒される生物活性を有する第2蛋白を伴っ た蛋白重合体の一部として発現するタイプのプロテアーゼの別個の第1世代の薬 物抵抗力のある生物活性の突然変異体のガラス器具内での予測方法が開示される 。例えば、プロテアーゼがHIVプロテアーゼの場合には、好適にはガラス器具 内法は、(a)各々がHIV逆トランスクリプターゼ蛋白を伴う蛋白重合体の一 部として発生させられる、少なくとも1つのそして望ましくは3つ以下のアミノ 酸置換によって差異を有するプロテアーゼの第1世代の突然変異体全ての包括的 なライブラリーを、薬物の存在の下で調合するステップと、(b)プロテアーゼ による蛋白重合体の開裂によって触媒される逆トランスクリプターゼ蛋白の生物 活性の分析によって前記ライブラリーから第1世代の薬物抵抗力のある生物活性 の突然変異体プロテアーゼをガラス器具内で分離するステップと、(c)このよ うにして分離された別個の第1世代の生物活性の突然変異体プロテアーゼを同定 するステップとを包含する。 容易に理解され得るように、上記の一般的方法は、薬物抵抗力と生物活性との 大きさを有して生体内に現れ得る実質的に全ての第1世代の突然変異体を許容す るが故に、本発明は細胞培養選択との関連で上記で議論した本来的な制約の中の 少なくとも幾つかは打破する。さらには、本発明は、病原体の官能性蛋白の単な る部分集合と一緒に実施に移すことが可能であり、それ故に、無傷の病原体使用 に伴った安全性問題は回避される。その他の本方法の細胞培養選択に対する利点 及びその他の技法が以下に記述され、或いは以下の本方法の詳細なる説明との関 連で明らかとなるであろう。 前述の本発明のガラス器具内法を使用する被標的蛋白の別個の第1世代の薬物 抵抗力のある生物活性の突然変異体の制約された活動圏の同定のあとでは、該突 然変異体に対して活性な補助薬の同定のために既知の方法が使用され得るし、又 、最初の薬物と1つ以上の補助薬とのカクテル(或いは代替案としては最初の蛋 白及び第1世代の突然変異体の形態の両者に対抗して使用される単一薬物)が、 抵抗力の発生機会よりも以前に、初期の進化の逃げ道の全てを遮断するべく開発 されることが可能である。このうよな薬物カクテルは、本発明に従って予期され るように、上記のチュー他の“集中併用治療”によって示唆された組合せ薬物と は異なっており、ここでは、チュー他の集中併用治療の薬物が、全て、単一の1 時的に静的な標的の中の異なる部位を指向しているのに対して、本発明のカクテ ル薬物は、(好適には全ての進化的な経路遮断の手段として最初の蛋白の抵抗力 授与突然変異の上に焦点を絞ることによって、)最初の蛋白及びその第1世代の 薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を指向している。したがって、本発明に 追従して開発される薬物カクテルは、薬物の抵抗力の問題に打ち勝つための現存 技法よりも、より効果的であると期待される。 上記発見の他の1つの応用例は、特定蛋白を標的にする薬物の究極の効力のガ ラス器具内での予測方法にある。本発明者は、薬物の究極の効力が、薬物使用応 答で出現する別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の数に逆 比例する、ことを発見した。結果として、ガラス器具内試験で比較的少数の別個 の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の出現を許容する薬物は、 カラス器具内試験で比較的多数の別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の 突然変異体の出現を許容する薬物よりも、より大きな生体内での究極の効力を有 することを現すことになるであろう。本明細書の中に記載される全ての第1世代 の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の正体の決定に使われるのと同一の技 法は、容易に別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の数の決 定を可能ならしめる。 本発明又、被標的薬物に応答して生体内に出現し得る蛋白の別個の薬物抵抗力 のある生物活性の突然変異体の斬新なガラス器具内予測技法を指向する。本発明 の示唆に従えは、この技法は、少なくとも1つのアミノ酸置換により最初の蛋白 と異なっている突然変異体の蛋白を暗号化するヌクレオチド連鎖のライブラリー を準備するステップと、突然変異体の蛋白のライブラリーを提供するための異形 発現によって前記ヌクレオチド連鎖ライブラリーを発現させるステップと、前記 突然変異体の蛋白のライブラリーから薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の 蛋白をガラス器具内で分離するステップと、そのうようにして分離された各第1 突然変異体の蛋白を同定するステップとを包含するが、この同定にあっては、そ のようにして分離された同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異体が同定される ことのないようにして同定された各突然変異体は、薬物に応答して生体内に出現 し得る別個の薬物抵抗のある生物活性の突然変異体を代表する。 本明細書及び請求の範囲の目的での表現“異形発現”は、突然変異体ヌクレオ チド連鎖のライブラリーの発現に適用されるとき、対応する野性種乃至は最初の ヌクレオチド連鎖の自然のままの位置と異なる位置での突然変異体ヌクレオチド 連鎖のライブラリーの発現を意味するものと定義する。異形発現は、野性種乃至 は最初のヌクレオチド連鎖誘導の発生する同一又は別の微生物の中で起こり得る ものであり、或いはガラス器具内システムの中で起こり得るものである。 前述の技法は突然変異体ヌクレオチド連鎖の絞り出しのために異形発現システ ムを利用するが故に、主題の技法は従来形の細胞培養技法に対して幾つかの利点 を有する。このような利点の1つは、細胞培養で使えるよりも、より多数の変異 体のより迅速な評価を行い得ることである。それ故、本技法を使用すれば、細胞 培養を用いて同定することが実践上では不可能であったような或る突然変異体を 同定することが可能になるかも知れない。比較可能な細胞培養技法を超える本技 法の他の1つの利点は、細胞培養を使っては突然変異体を制約する効果的な制御 の実践が不可能であるのに対して、本技法には特定遺伝子に対して突然変異の位 置を制約する及び/又は突然変異のタイプ及び/又は数を定義する能力が存在す る。結果として、細胞培養では或る突然変異に対して或る固有のバイアス掛けが 行なわれるが故に細胞培養では姿を現し得ない或る突然変異を、本技法の使用に よって同定することが可能になるかも知れない。 本発明は、又、上記のやり方で同定されるこれらの薬物抵抗力のある生物活性 の突然変異体の蛋白に対応するヌクレオチド連鎖にも向けられている。このよう な連鎖は診断及びその他の目的に対して有用であり得る。 本発明の他の特徴に従って、プロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触 媒される生物活性を有する第2蛋白を伴っている蛋白重合体の一部として自然の ままでは発現する、プロテアーゼである第1蛋白の生物活性の突然変異体の形態 又は野性種の形態に対抗する薬物の効力に関するガラス器具内の評価方法が記述 されている。本発明の示唆に従えば、前記方法は、(a)第2蛋白と、プロテア ーゼの生物非活性の突然変異体の形態と、第2蛋白を活性化するやり方における プロテアーゼの生物活性の形態又は野性種の形態により開裂の可能な1つ以上の 部位を包含する突然変異体の蛋白重合体を調合するステップと、(b)この突然 変異体の蛋白重合体に薬物を加えるステップと、(c)それから突然変異体の蛋 白重合体にプロテアーゼの生物活性の形態又は野性種の形態を加えるステップと 、(d)それから第2蛋白に対する生物活性の存在分析を行なうステップとを包 含するが、この分析にあっては、第2蛋白に対する生物活性の存在は、薬物が被 試 験プロテアーゼの生物活性の突然変異体の形態又は野性種の形態に対して効能の ないことを指示する。好適には、プロテアーゼはHIVプロテアーゼであり、第 2蛋白はHIV蛋白重合体の一部としてのHIVプロテアーゼによって発現され る逆トランスクリプターゼ蛋白である。 上記方法の1応用例は、臨床使用時において得られるプロテアーゼの生物活性 の突然変異体の形態に対抗する薬物のスクリーニングの中にある。このような突 然変異体プロテアーゼは、例えば感染した患者の組織又は血液サンプル、細胞培 養で成長させる病原体の臨床分離菌、或いは感染患者から入手されてガラス器具 内トランスレーションで発現する増幅されたプロテアーゼ暗号化RNA又はDN Aから入手され得る。 本発明は、更に、プロテアーゼによる蛋白重合体の開裂後に発現される生物活 性を有する第2蛋白を伴った蛋白重合体の一部として自然のままでは発現するプ ロテアーゼである、第1蛋白の生物活性の突然変異体の形態又は野性種の形態に 対しての薬物の効力のガラス器具内での評価用のキットを指向する。本発明の示 唆に従えば、前記キットは、(a)第2蛋白、プロテアーゼの生物非活性の突然 変異体の形態及び第2蛋白を活性化するやり方におけるプロテアーゼの生物活性 の形態又は野性種の形態により開裂の可能な1つ以上の部位を包含する突然変異 体の蛋白重合体と、(b)効力ある薬物の非存在状態で突然変異体の蛋白重合体 と組み合わされると第2蛋白を活性化するやり方で突然変異体の蛋白重合体を開 裂するプロテアーゼの生物活性の突然変異体の形態又は野性種の形態と、(c) 第2蛋白に対する生物活性の存在検出手段と、を備える。好適には、プロテアー ゼはHIVプロテアーゼであり、第2蛋白はHIV蛋白重合体の一部としてHI Vプロテアーゼによって発現される逆トランスクリプターゼ蛋白である。上記キ ットは、更に、3本の試験管セットを備え得るものであり、第1試験管は突然変 異体の蛋白重合体を、第2試験管は活性プロテアーゼを、第3試験管は第2蛋白 に対する生物活性の存在の検出手段を包含する。 容易に理解され得るように、上記キットは、無傷の病原体及び/又は細胞培養 を必要とすることなく活性プロテアーゼに対する将来の薬物の効力の迅速評価を 可能ならしめている。 最後に、本発明は、又、プロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒さ れる生物活性を有する第2蛋白を伴った蛋白重合体の一部として自然のままで発 現するタイプのプロテアーゼの存在の検出分析法を指向する。本発明の示唆に従 えば、前記分析法は、(a)プロテアーゼの生物非活性の突然変異体の形態と、 第2蛋白と、第2蛋白を活性化させるやり方におけるプロテアーゼの活性の形態 により開裂の可能な1つ以上の部位と、を包含する突然変異体の蛋白重合体と、 (b)第2蛋白に対する生物活性の存在の検出手段とを包含する。好適には、プ ロテアーゼはHIVプロテアーゼであり、蛋白重合体はHIV蛋白重合体であり 、そして第2蛋白はHIV逆トランスクリプターゼである。 本発明の追加の応用例、使用方法、特徴、観点、及び効果は、部分的には以下 の記述の中に説明されるであろうし、部分的には明細書の記述から明らかになる であろうし、或いは発明の実践から学習されるであろう。明細書の記述の中では 、明細書の記述の一部を形成し、発明実践用の特定実施例を図解法によって示す 付属図面を引用する。本発明の範囲を逸脱することなく他の実施例が利用可能で あり、構成的変更がなされ得ることは理解されるべきである。 図面の簡単な説明 ここに本明細書の中に編入し、本明細書の一部を構成する付属図面は、本発明 の種々な実施例を図解し、明細書の記述と共に本発明の原理を説明するのに役立 っている。類似参照番号が類似部分を表現している図面の中では、 図1は、1組の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の中に存在 する抵抗力授与突然変異の同定方法の概略説明図であり、 図2は、“R”が薬物に対する抵抗力を表わし、“S”が薬物感受性を表わし てなる、初期薬物に対する抵抗力授与突然変異に作用する補助薬物の同定方法の 概略説明図であり、 図3は、本発明の実施例2の技法の中に使用されるタイプの融解蛋白を暗号化 するDNA連鎖の概略説明図であり、 図4は、本発明の実施例2の技法の中で使用される7個の42集団と1個の2 7集団との概略説明書であり、 図5は、生物活性を有して問題の薬物に対する抵抗力を有する第1世代の突然 変異体のガラス器具内での分離のための、本発明の実施例2の技法中の詳細手順 の概略説明図であり、 図6は、pIII/HIV−1蛋白重合体融解蛋白を包含する蛋白被覆を有し て本発明の実施例3の技法を使用して生産されるファージ粒子の概略説明図であ り、 図7は、HIV−1プロテアーゼの生物非活性及び/又は薬物感受性のある突 然変異体を包含する蛋白被覆を有する図6に示すタイプのファージ粒子の概略説 明図であり、 図8は、HIV−1プロテアーゼの生物活性の薬物抵抗力のある突然変異体の 形態を包含する蛋白被覆を有する図6に示すタイプのファージ粒子の概略説明図 であり、 図9は、HIV−1蛋白重合体がHIV−1プロテアーゼ蛋白の薬物感受性の ある及び/又は生物非活性の突然変異体の形態を包含しなる、本発明の実施例4 の技法に従って生産されるGAL4転写賦活物質/HIV−1蛋白重合体融解蛋 白の概略説明図であり、 図10は、HIV−1蛋白重合体がHIV−1プロテアーゼ蛋白の薬物抵抗力 のある生物活性の突然変異体の形態を包含してなる、本発明の実施例4の技法に 従って生産されるGAL4転写賦活物質/HIV−1蛋白重合体融解蛋白の概略 説目図であり、 図11は、実施例4の技法に従って決定される、第1世代の薬物抵抗力のある 生物活性の突然変異体に対して効果的である、補助薬物の同定に対する選択条件 を図解する概略説明図であり、 図12は、実施例5の技法中に使用されるプラスミドpL124.23の一部の概略 説明図であり、 図13は、逆トランスクリプターゼ活性化のために必要なプロテアーゼ開裂を 図解する概略説明図あり、 図14は、プラスミドpL124.23を使用してプロテアーゼ突然変異体ライブラ リーを発生させるために使われるステップの順序を図解する概略説明図であり、 図15は、実施例5の中で述べられる技法に従って同定された薬物抵抗力のあ るプロテアーゼ突然変異体DLH310を包含するマイクロ板の写真であり、 図16は、HIVプロテアーゼの生物活性の突然変異体の形態又は野性種の形 態に対抗する将来の薬物をスクリーニングするための分析キットの構成部品を図 解する概略説目図であり、 図17は、図16の分析キット中の活性プロテアーゼによる突然変異体蛋白重 合体の逆トランスクリプターゼ蛋白の相互活性化を図解する概略説明図である。 好適な実施例の詳細説明 本発明者の経験的観察から産み出された本発明は、多くの実例では、蛋白を標 的とする効果的薬物に対する感受性克服のために蛋白に利用可能にされている極 く少数の別個の初期の進化的逃避経路、(即ち、抵抗力授与突然変異)が存在し ているに過ぎないという発見へと導いている。この発見を使用して本発明者は、 特定の被標的薬物に応答して生体内に出現し得る蛋白の別個の第1世代の生物活 性の突然変異の全ての性質と数とをガラス器具内で予測することによって、臨床 での使用中の前記薬物に対する抵抗力を制約するために、或いは抑制するために さえ使用し得る価値のある情報を入手することが可能であることを発見した。 例えば、本発明者は、特定薬物に対して抵抗力を有する別個の第1世代の生物 活性の突然変異体の全ての性質をガラス器具内で同定することによって、前記突 然変異体に対して活性な1つ以上の補助薬物が、(例えば、合理的薬物設計、組 合せスクリーニング、又はこれらの変形のような既存の技法によって)同定され 得て、初期の薬物及びこのようにして同定された1つ以上の補助薬物を包含する 薬物の“カクテル”(或いは、代替案として、初期の薬物及び1つ以上の補助薬 物の両者の代わりに使用される単一の薬物)が、抵抗力の臨床での使用中に現れ る機会の起こる前に最初の蛋白の個別の初期の進化的逃避経路の全てを遮断する ために開発され得る。個別の第1世代の生物活性の薬物抵抗力のある突然変異体 の数は限られているで、効果的な“カクテル”に対して要求される薬物の全数も 同様に限度がある筈である。 同様に、本発明者は、特定の薬物に抵抗力を有する別個の第1世代の生物活性 の突然変異体の全ての数をガラス器具内で決定することによって、この薬物の究 極の床臨上の効力の予測が可能であることを発見した。これは、薬物に抵抗力の ある別個の第1世代の生物活性の突然変異体の数に、この薬物の究極の効力が逆 比例することの本発明者の発見によるものである。このやり方で、このような突 然変異体の数が或るしきい値の上にある場合には、本発明が、薬物抵抗力のある 変異体のたやすい展開を予想せしめ、これらからこの薬物は臨床的に使用する薬 物として適切ではないとの結論に至らしめる。上記のようにして薬物の究極の効 力の評価に使用する適切なしきい値は、高い又は低い究極の効力を有すると事前 に決定されている薬物を使用して同一又は同様な条件の下で得られるこのような 突然変異体の数を観察することによって引き出し得る。 容易に判断可能なように、臨床での使用に先立って2つの将来の薬物候補を比 較して、どっちがより大きな究極の効力を有するのか、より効能のある薬物はよ り数の少ない別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を引き出 す方のものであることを見極めるために、上記で説明した原理が又使用され得る であろう。 (従来の技術の関心の的であった)“長期間”の効力と(本発明の関心事であ る)“究極”の効力との間を区別することが重要である。事実、従来の技術的な 方法から引き寄せられ得る結論と比較すると、本発明の方法は、相対的な薬物効 力に関して膨大な相違を有する結論に導くことが可能であろう。例えば、蛋白が 付与の薬物に応答して迅速に自ら発現する唯一の第1世代の薬物抵抗力のある生 物活性の突然変異体を有する場合、薬物抵抗力の迅速な展開が普通に熟練した当 業者を、この薬物は限定的な長期間効力を有するとの結論に導いてしまったであ ろう。他方、同一の蛋白が第2の薬物に応答してゆっくりと自らを発現させる4 つの別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を有すれば、薬物 抵抗力の遅れた展開が、普通に熟練した当業者を、この第2の薬物はより大きな 長期間効力を有するとの結論に導くであろう。対照的に、本発明の教唆を利用す る人は、突然変異の速度を無視して代わりに突然変異体の数と性質に焦点を当て るであろう。そうすることによって、第1の薬物はより大きな究極の効力を有し ており、ここでは、唯一の他の治療作用物質、即ち、孤独な第1世代の薬物抵抗 力のある生物活性の突然変異体に対して治療効力を伴った作用物質と組み合わさ れる必要があるとの結論を導き出すであろう。(十中八九、第2の薬物は、4つ の別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体と戦うために、1つ よりも余計に治療作用物質を追加して組み合わせる必要があるであろう。) ここで利用されるように、用語“薬物抵抗力のある”は野性種の蛋白の機能を 不活性化乃至は抑制するのに充分な濃度の薬物の存在の下で活性乃至は機能を有 意義なレベルで維持する突然変異体に適用される。このような抑制的濃度は、多 くの薬物については公知であり、その他の薬物については、普通に熟練した当業 者に利用可能な日常的手順によって容易に確認し得るものである。 本発明の教唆に従えば、被標的蛋白の別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物 活性の突然変異体の性質及び/又は数が決定されるやり方は、以下の通りである 。即ち、最初に、蛋白の第1世代の突然変異体の形態の包括的なライブラリーが 創生されるがが、このライブラリーは、理想的には、少なくとも1つの、そして 4つ以上の数までもの(しかし好適には、3つ以下の)アミノ酸置換によって野 性種の蛋白からは相違している各第1世代の突然変異体を包含するものである。 一般には、このような第1世代の突然変異体は、被標的蛋白を暗号化するDNA 連鎖を隔離して被標的蛋白を暗号化するDNA連鎖の中に特定点突然変異で導入 し、それから異形発現を使用して蛋白を発現させることによって創生される。次 に、問題の薬物に対して抵抗力を有している包括的なライブラリーからの生物活 性の第1世代の突然変異体の全てがガラス器具の中で分離される。このようにし て分離された各第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体のアミノ酸連 鎖は、それから、例えば、蛋白を暗号化するDNA部分を配列し(ここから引用 することによって本明細書の中に編入するサンジャー他の“鎖終端抑制因子を随 伴するDNA配列”米国科学アカデミー協会報第74巻、第5463〜5467 頁、1977年参照。)、そしてそれから対応するアミノ酸連鎖を推定することによ って同定される。同一アミノ酸連鎖を有する他の第1世代の薬物抵抗力のある生 物活性の突然変異体が同様に同定されることのないようにして、このように同定 された各第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体に注目することによ り、薬物に応答して生体内に出現し得る別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物 活性の突然変異体の全てを推定することが可能である。 好適には、第1世代の突然変異体の包括的なライブラリーは、最初の蛋白の3 つ迄のアミノ酸置換によって被標的蛋白から相違している各突然変異体を包含す る。より多くのアミノ酸置換を有する突然変異体も、又、このライブラリーの中 に含まれ得るが、しかしながら、そのようにライブラリーを拡張することの効果 を、生成、使用、及びそのようにサイズの拡大したライブラリーからの結果を分 析するのに要する追加の時間及び原価との間で、個々のケース毎に天秤に掛けな ければならない。ライブラリーを4つ以上のアミノ酸置換に迄拡張することの決 定にインパクトを与えるかもしれないいくつかのファクターは、蛋白の大きさ( 蛋白がより小さければ多重アミノ酸置換を含めるためのライブラリー増大化負担 もより小さい。)、蛋白の突然変異体の形態のライブラリーが生成されるやり方 (例えば、DNA連鎖の“定義されたライブラリー”を使ってか、或いは“無作 為化ライブラリー”を使ってかのいずれでライブラリーが作られるのか、これら の2タイプのライブラリー及びこれらの間の差異は以下に議論される。)、薬物 抵抗力のある生物活性の突然変異体のガラス器具内での同定技法としてはスクリ ーニング技法と或いは積極的選択技法とのいずれが使用されるのか(積極的選択 技法は、多数の突然変異体の試験に対してはスクリーニング技法よりも、より良 く適合する。)、生体内での蛋白の変貌可能性(例えば、HIVウイルスの蛋白 は、編集機構欠如のために他の多くの微生物よりも突然変異頻度がより高い。) 、及び感染した個人の中に典型的に発見される病原体コピーの数(例えば、“病 原体負荷”)を包含する。 生体内で生産される野性種の蛋白の第1世代の突然変異体の性質及び数は、病 原体負荷及び病原体の突然変異速度のような病原体の特性に依存する。従って、 実例の中の極めて大きな部分では、感染した個人の中で起こる3点以上で同時に 発生する突然変異の確立は非常に低いので、3つを超えるアミノ酸置換を有する 突然変異体を包含する迄にライブラリーの拡張をするべき理由は存在しないであ ろう。説明すると、バクテリア又はウイルスの中での特定塩基対での置換突然変 異は、1世代当り10-10より低い頻度の範囲で、HIVの極端な場合で10-4 の高さの頻度の範囲で起こり得る。HIVの極めて高い推定突然変異頻度に対し てさえも、3つの同時発生的特定塩基置換は10-12の頻度で発生し得るに過ぎ ない。比べると、感染した個人の中に存在する病原体の数は、上記の確率で3つ 以上のアミノ酸置換を有する突然変異体の存在を保証するのに要求される病原体 の数より大幅に少ないものとなるであろう。例えば、HIVウイルスに感染した 細胞のプロウイルス負荷は、一人の研究者によると108乃至5×1010である と推定されている。ウエイン−ホブソンの“今までに記録された最高速のゲノム 進化:現場でのHIV変貌”、遺伝学及び発展の現在意見第3巻、第878〜8 83頁(1993年)参照。HIV以外の多くの病原体に対しては、感染した個人の 中に存在する病原体のコピー数は、かなり低いものである。従って、感染した個 人の中に典型的に存在する病原体の数及び突然変異頻度を基礎にすると、典型的 には突然変異体のライブラリーには3つのアミノ酸置換迄のみを含ませることが 必要となるであろう。 本明細書及び請求項の目的に対しては、本発明の突然変異体の包括的ライブラ リーは、最初の蛋白から少なくとも1つのアミノ酸置換だけ相違するこれらの最 初の蛋白の第1世代の突然変異体の包括的部分集合に限定され得る。このような 包括的部分集合は、例えば、少なくとも1つのアミノ酸置換が触媒ポケットのよ うな蛋白の特定官能区域に限定されているような最初の蛋白から少なくとも1つ のアミノ酸置換分相違する第1世代の突然変異体の全てを包含し得るであろう。 上記の包括的部分集合に類似する突然変異ライブラリーは、例えば、種々な蛋白 の構造機能との間の関係を決定するために予め使用されている。HIVプロテア ーゼの構造と機能との間の関係を洞察するための突然変異ライブラリー使用の例 が“HIV−1 プロテアーゼの突然変異誘発”、自然第340巻、第397〜 400頁(1989年)の中にローブ他によって記述されており、これを引用するこ とによって本明細書の中に編入する。しかしながら、薬物抵抗力授与突然変異の 発見のため、及び/又は薬物抵抗力のある突然変異体の予測知識を基礎にして薬 物を発見するための突然変異ライブラリーの使用は、以前に記述されたことはな い。このように、本発明の好適な実施例の包括的なライブラリーとは異なり、従 来の技術の突然変異ライブラリーは、蛋白の局部的区域に限定されていようとな かろうと少なくとも1つのアミノ酸置換によって最初の蛋白から相違している全 ての突然変異体の包括的な収集を必要としていない目的に対してのみ使用されて きた。 さらに、本発明の中で予期される包括的ライブラリーは、蛋白の中の付与の場 所で潜在的に利用可能な20のアミノ酸の全ての1つでの置換を包含する必要の ないことが正しく判断されるであろう。幾つかの実例の中では、2次的構造を維 持するため或いは蛋白分子の中での構造的制約のためにライブラリーの中の突然 変異体の蛋白の中の特定場所から特定蛋白を慎重に省略することが望ましいであ ろう。かくて、ここに使用されるように、(少なくとも1つのアミノ酸置換によ っ最初の蛋白又はその区域から相違している)“各”又は“全ての”蛋白を包含 するライブラリーは、残余のアミノ酸、即ち、慎重に省略されなかったアミノ酸 の各々による置換に関しては包括的であるライブラリーと定義される。 上記で言及されているように、望みの最初の蛋白の第1世代の突然変異体の上 述の包括的なライブラリーを合成するためには、種々な技法が存在する。このよ うな技法の1つは、本明細書及び請求項の目的に対しては、“定義されたライブ ラリー”として言及する分離DNA連鎖のライブラリーの発現を包含する。この ような技法の他の1つは、本明細書及び請求項の目的に対しては、“無作為化ラ イブラリー”として言及するDNA連鎖のライブラリーの表現を包含する。定義 されたライブラリー及び無作為化ライブラリーの両者は、一連のDNAプライマ ーを発生させることによって合成されるが、各プライマーは、野性種の蛋白を暗 号化する遺伝子部分に対応し、1つ以上の塩基置換によって前記遺伝子部分から は相違しており、それから、中に追加の突然変異を導入することなくプライマー を使って遺伝子の残余の部分を合成するためにプライマー伸長不適切組合せの周 知技法を適用する。前記一連のプライマー作成のやり方は、しかしながら、プラ イマーが定義されたライブラリーを作るのに使われるのか、無作為化ライブラリ ーを作るのに使われるのかに依存して差異を生ずる。 定義されたライブラリーの場合には、単一変異体コドン(又は多重変異体コド ン)の塩基の所を除く各塩基の位置での野性種の蛋白の一部に対応するDNA連 鎖と一致した、定義されたDNA連鎖をDNA合成装置を使って合成することに より、プライマーは作られる。前記単一変異体コドン(又は多重変異体コドン) の3つの置換塩基の位置では、等モル量の4つの可能塩基(即ち、A、C、G及 びT)の全てが、コドンの64配列全てを発生させるためにDNA合成装置で利 用可能になっている。対照的に、無作為化ライブラリーの場合には、4つの可能 塩基(即ち、A、C、G及びT)の全ての混合物が、合成される連鎖の全ての塩 基の位置でDNA合成装置で利用可能になっている。この混合物は、小さな等モ ル量の追加の3つの代替塩基を伴った野性種の塩基を主に構成する。1プライマ ー当りの突然変異の平均数は変異体塩基に対する野性種の割合で制御され得る。 このタイプの合成結果は、ガウス分布に相当するプライマー当りの突然変異数で もって全長さに亘って無作為に分布する変異体を随伴するプライマー産品である 。 正しく判断され得るように、“無作為化ライブラリー”とは反対の“定義され たライブラリー”を使用する1つの利点は、プライマー当りの突然変異のタイプ と数とを“定義されたライブラリー”においてはより綿密に制御し得ることであ る。又、無作為化ライブラリーにおける突然変異のガウス分布の故に、無作為化 ライブラリーの中には、望みの突然変異数より多い突然変異数を有する多くの連 鎖がしばしば存在することになるであろう。対応する突然変異体の蛋白の分離及 び配置に先立って突然変異を過剰に有する連鎖を、望みの突然変異数を有する連 鎖から容易には区別し得ないので、“無作為化ライブラリー”の中の連鎖の全て を発現させてから対応する薬物抵抗力のある突然変異体の全てを分離し、それか ら分離された薬物抵抗力のある突然変異体の全てを配列してから後に、望みの数 より多い数の突然変異を有する突然変異体を無視する以外の選択は残されていな い。明らかに、このアプローチは、不必要な努力を産む結果になり兼ねない。 反対に、定義されたライブラリーに対する無作為化ライブラリー使用の利点の 1つは、多重の突然変異を有する突然変異体に対応するDNA連鎖がより容易に より迅速に発生され得ることである。 上記で言及したように、初期の薬物に抵抗力を有する野性種の蛋白の別個の第 1世代の生物活性の突然変異体の全てが一度上記のやり方で同定されると、前記 突然変異体の全てに対して効果的である補助薬物の同定が望まれることになるで あろうし、その結果、臨床での使用中に抵抗力の現れる機会が出現する前に最初 の蛋白の別個の初期の進化的逃避経路の全てを遮断するために、このようにして 同定された補助薬物が初期の薬物と一緒に(或いは、このようにして同定された 1つの補助薬物が野性種の蛋白及びその蛋白の全ての可能性のある突然変異体の 形態の両者に対して効果的である場合にはその補助薬物だけで)使用され得る。 このような補助薬物を同定する1つの方法は、第1世代の薬物抵抗力のある生 物活性の突然変異体を分離するのに使用したのと同一タイプの手順を使って、既 に同定された第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の全てに対する 潜在的な補助薬物を単純に試験することである。第1世代の薬物抵抗力のある生 物活性の突然変異体に対するスクリーニングに適する潜在的な補助薬物は、組合 せ化学によるような既存の技法によって発生され得る。アルパーの“流れ作業配 置の上での薬物発見”、科学第26巻、第1399〜1401頁(1994年6月3 日)参照。この文献は引用することによって本明細書に編入されるものとする。 単独或いは1つ以上の他の薬物との組合せのいずれかで第1世代の薬物抵抗力の ある生物活性の突然変異体の全てに対して効果的であると決定される薬物は、薬 物抵抗力を阻害しそうな補助薬物として適格である。 このような補助薬物を同定する代替方法の1つは、“抵抗力授与突然変異”の 全ての正体を決定するために、最初に別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活 性の突然変異体の全てを分析することを包含する。本明細書及び請求の範囲の目 的に対しては、表現“抵抗力授与突然変異”は、蛋白との関連で使用される時、 生物活性を失うことなく特定薬物に対する感受性に打ち勝つために最小限蛋白が 保有しなければならない単一のアミノ酸置換又は組合せのアミノ酸置換のいずれ かに関連する。本明細書及び請求の範囲の目的に対しては、蛋白は、蛋白の上に 抵抗力を独立に授与する能力を有する2つ以上の“抵抗力授与突然変異”を有し 得る。表現“抵抗力授与突然変異”は、本明細書及び請求の範囲の目的に対して は、蛋白に適用される時に蛋白の上に特定薬物に対する抵抗力を授与するのに必 要ではない(がしかし、抵抗力授与突然変異と組み合わされて抵抗力のレベルを 増大させる結果を産み出し得る)単一のアミノ酸置換又は組み合わせのアミノ酸 置換のいずれかに関連する“中立的突然変異”の表現と対照されるべきである。 容易に正しい判断がなされ得るように、第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の 突然変異は、1つ以上の“抵抗力授与突然変異”と1つ以上の“中立的突然変異 ”との両者を包含し得る。抵抗力授与突然変異の正体は、以下のやり方で決定さ れ得る。最初に、各同定された第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異 体のアミノ酸連鎖が、野性種の蛋白のアミノ酸連鎖に比較される。同定された第 1世代の突然変異体のアミノ酸連鎖が、単一のアミノ酸置換分のみ野性種の蛋白 のアミノ酸連鎖と相違している場合には、そのアミノ酸置換が即ち抵抗力授与突 然変異を表わしている。しかしながら、同定された第1世代の突然変異体が2つ 以 上のアミノ酸置換分、野性種の蛋白のアミノ酸連鎖と相違している場合には、前 記2つ以上のアミノ酸置換の各々は同定され、それから最初の1組の野性種の蛋 白の新突然変異体が創生されるが、前記第1組の各“新突然変異体”は同定され た2つ以上のアミノ酸置換の別々の1つ分、野性種の蛋白から相違するものであ る。上記の新突然変異体は、この蛋白を暗号化する遺伝子の突然変異体の形態の 発現によって生産され得るが、前記突然変異体の遺伝子は、好適には野性種の蛋 白の標準部位指向突然変異誘発を使用して作られて欲しい。例えばプロメガ プロトコルと応用ガイド 、第2版、1991年、第98〜122頁、ウイルコン シン州、マジソンのプロメガ コーポレーション参照。この文献は引用すること によって本明細書の中に編入するものとする。各新突然変異体は、それから問題 の薬物に対する抵抗力をテストされる。薬物抵抗力のあるものとして同定された これらの新突然変異体の中に存在する各単一のアミノ酸置換は、従って抵抗力授 与突然変異体を代表する。 同定された第1世代の突然変異体のアミノ酸連鎖が厳密に2つのアミノ酸置換 分、野性種の蛋白のアミノ連鎖から相違する場合には、そして、これらの置換の 1つが上記手順によって抵抗力授与突然変異体であると同定された場合には、他 のアミノ酸置換は、通常、対応する新突然変異体が(他の単一のアミノ酸置換を 含めて)薬物感受性ありと同定されたとしても“中立的突然変異”を代表する。 上記手順に従った後、抵抗力授与突然変異が未だ2つ以上のアミノ酸置換を有 する突然変異体に対して同定されていないか、或いは、突然変異体が3つ以上の アミノ酸置換を有して個別に調査した少なくとも該置換の2つが抵抗力授与突然 変異であると決定されていないか、であっても、第2の組の新突然変異体が生産 され、上記のやり方でテストされるが、この第2の組の各“新突然変異体”は、 事前に個別に“抵抗力授与突然変異”であると同定されていない別の組合せの2 つのアミノ酸置換の分、野性種の蛋白と異なっているものである。このやり方で “組合せ”抵抗力授与突然変異は同定される。それからこのプロセスは、適用可 能な場合、全ての可能な組合せのアミノ酸置換がテストされてしまうまで、全て の系統的な整数組合せのアミノ酸置換に対して繰り返される。 1組の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体から抵抗力授与突然 変異を同定するための上記の手順の例示的適用例が、概略図として図1に図示さ れているが、ここでは、仮説の野性種の蛋白(P)から発現する6つの第1世代 の突然変異(突然変異体No.1乃至6)が同定され、この6つの突然変異体は5 つの異なったアミノ酸置換(N4→S4;C6→N6;D9→R9;E12→Q12;H14 →D14)の種々な組合せを表わしている。単一のアミノ酸置換(C6→N6)が突 然変異体No.1に薬物抵抗力を授与したので、この置換は直ちに抵抗力授与突然 変異と認知可能である。解かるように、他の抵抗力授与突然変異の同定における 初期のステップは、(C6−N6を除く)前述のアミノ酸置換の各々が野性種の蛋 白(P)に関連する1分子当りの単なる1アミノ酸置換として現れる第1の組の 新突然変異体(第1新突然変異体No.1乃至4)を生産することである。新突然 変異体の各々は、それから薬物抵抗力をテストされる。本実施例では、第1新突 然変異体No.4が薬物抵抗力のある(DR)ものであることが見つかり、一方、 第1新突然変異体No.1乃至3は薬物感受性のある(DS)ものであることが見 つかっている。この情報からはE12−Q12のアミノ酸置換も、又、個別の抵抗力 授与突然変異を構成すると推定可能である。しかしながら、C6−N6及びE12→ Q12は、突然変異体No.2がC6→N6又はE12→Q12のアミノ酸置換のいずれを も包含していないので、単なる抵抗力授与変異ではなり得ない。それ故、次に、 いずれかの組合せのアミノ酸置換が組合せ抵抗力授与突然変異を構成するか否か を決定しなければならない。これは、既に抵抗力授与であると判明したものでは ないもの(即ち、N4→S4;D9→R9;及びH14→D14)の種々な組合せの2つ のアミノ酸置換が野性種の蛋白(P)に関連する分子当りに導入された第2 の組の新突然変異体(第2新突然変異体No.1乃至3)を生産してテストするこ とによって達成される。本実施例では、第2新突然変異体No.1が薬物抵抗力の ある(DR)ものであることが判明し、一方、第2突然変異体No.2乃至3は薬 物感受性のある(DS)ものであることが見つかっている。この情報からは、N4 →S4及びD9→R9のアミノ酸置換は、一緒になって組合せの抵抗力授与突然変 異を構成し、H14→D14のアミノ酸置換は、中立的突然変異であると推定するこ とが可能である。 一度“抵抗力授与突然変異”が上記のやり方で同定されると、将来の補助薬物 が、単に(例えば、図1の突然変異体No.1、第2新突然変異体No.1、及び第1 新突然変異体No.4のような)個別又は組合せの“抵抗力授与突然変異”分、野 性種の蛋白から相違しているこれらの突然変異体の各々に対してスクリーニング される。このような将来の補助薬物は初期の薬物としての使用をあらかじめテス トされた薬物であるかも知れないが、しかし、この場合、この薬物は初期薬物と て究極的に選定された薬物よりも究極的効力のより小さなものと決定されたもの となる。その他の諸裏の補助薬物は、組合せ化学又はその他の手段で発生された 新しい薬物であり得る。前記補助薬物がスクリーニングされるやり方は以下であ る。即ち、最初に将来の補助薬物が一度に1薬物ずつ抵抗力授与突然変異の各々 に対してテストされる。単独補助薬物が抵抗力授与突然変異の全てに対して効果 的ではないことが判ると、2つの補助薬物の(それから3つの補助薬物の、4つ の補助薬物の等々の)組合せが抵抗力授与突然変異の全てに対してテストされる 。一度単一の将来の補助薬物又は組合せの将来の補助薬物が抵抗力授与突然変異 に対して効果的であることが判明すると、それから将来の補助薬物は、初期の薬 物の随伴の有無両方の状態で、第1世代の突然変異体のライブラリー全体に対し てテストが行なわれる。(単一の将来の補助薬物が初期の薬物として熨斗用に対 して予めテストされていない場合には、野性種の蛋白及び第1世代の突然変異体 のラ イブラリー全体に対して単独で効力を有していることが発見されるかも知れない 。)薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体が出現しない場合には、効果的治療 法が同定されたことになる。薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体が出現する のであれば、第1世代の突然変異体のライブラリー全体からの薬物抵抗力のある 突然変異体が同定されなくなるまで、別の薬物組合せがテストされる。薬物抵抗 力のある突然変異体は、初期の薬物に関する“中立的”突然変異がテストされる 補助薬物に関する“抵抗力授与”突然変異の働きをなす抵抗力授与突然変異のグ ループからは出現しない未定のライブラリーから出現し得る。 適切な補助薬物を同定する代替的方法の1つ、即ち経路指向アプローチは、( 例えば図1の突然変異体No.1、第2新突然変異体No.1、及び第1新突然変異体 No.4のような)個別の或いは組合せの“抵抗力授与突然変異”分だけ野性種の 蛋白から相違している上記と同一の突然変異体の各々に対して将来の補助薬物の スクリーニングをおこなってから、これらの突然変異体に対して効果的であり且 つ抵抗力授与突然変異の部位で突然変異体との相互作用を有するこれらの薬物を 同定することである。前述の技法の例示的適用例が概略図的に図2に図示されて いるが、ここでは、単純化のために、単一の抵抗力授与突然変異L2→I2が、野 性種の蛋白に最初の薬物、即ち、薬物1を投与することに応答して出現するもの として示されている(図2のステップA参照)。I2含有突然変異体に対抗する 多数の将来の補助薬物をスクリーニングに掛けた後、1対の薬物、即ち薬物2及 び薬物3が効果的であると決定されるが、しかしながら、I2含有突然変異体と 薬物2及び薬物3の各々との間の相互作用部位はこの時点では未知である。それ 故、相互作用の夫々の部位を決定するために、I2突然変異体の包括的なライブ ラリーを発生させて、、I2含有突然変異体に対して効果的であることを予め決 定してある薬物の各々をI2含有突然変異体について包括的て突然変異体のライ ブラリーに対してスクリーニングを掛ける。図2のステップBの中に見られるよ うに、薬物の中の1つのみに対する抵抗力が抵抗力授与突然変異に対する突然変 異の結果として生ずるのならば、薬物と蛋白との間の相互作用部位は抵抗力授与 突然変異の部位のところにある。しかしながら、薬物の1つに対する抵抗力が、 (薬物3でのケースにあるように)蛋白の中の他のどこかでの突然変異の結果と して生ずるのであるならば、薬物と蛋白との間の相互作用の部位は抵抗力授与突 然変異の部位とは別の部位の所にある。図2のステップCの中に見られるように 、薬物2に抵抗力のある突然変異体が薬物1に感受性あることが予め決定されて いるが故に、薬物1と薬物2との組合せは、蛋白の突然変異的逃避経路を完全に 抑制することに使用可能であり、これによって薬物抵抗力の展開を遮断する。対 照的に、薬物1と薬物3との組合せは、薬物1がI2突然変異とT30突然変異と の両者を含有する突然変異体に対して効果的であるようには見えないので、薬物 抵抗力を遮断し得ない。以下の説明は、特定の薬物に応答して人体内に出現し得 る別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の全ての性質及び数 を予測するのに使用し得る、ガラス器具内での技法の5つの実施例である。第1 技法は、実質的にどのようなタイプであっても差し支えない蛋白の進化的応答の 評価の使用に適している。他の4つの技法は、自触反応性活性を有して蛋白重合 体の部分とて発現されるHIVプロテアーゼのような蛋白の進化的応答の評価に 使用するのに、より特異的に適合するものである。これらの5つの技法の方法論 を説明するためには、蛋白重合体の部分としてHIVウイルスによって人体内に 発現されるHIV−1プロテアーゼ蛋白が5つの技法の全てに対する蛋白として 使用される。HIV−1プロテアーゼは、比較的小さな蛋白(で99アミノ酸の 相同性2量体)であり、ウイルスの成熟及び感染能にとって必要なものであり、 ギャグーポル蛋白重合体を配列方法で加水分解する。酵素が活性の形態で幾つか の発現システムの中で発現され、感受性のガラス器具内分析法が開発された。 実施例 1 (本実施例の技法は、労働集約型のスクリーニング ステップを包含していて 、それ故に、第1世代の突然変異体の蛋白分子の数が比較的小さい、即ち平均し て1蛋白分子当り2つのアミノ酸置換迄のものの存在する状況に、より適してい る。) DNA合成装置は、297塩基対(bp)のHIV−1プロテアーゼ遺伝子全 体を合成するのと、各対応変異体蛋白分子の中に平均して3つの無作為化アミノ 酸置換を編み入れるのとの両方に使用される。好適には、遺伝子は、5’及び3 ’端が適切な発現ベクターの中への結紮を許容されている4つの別個の80塩基 対の部分的重複を有するDNA単一撚りとして合成される。 重複を有する80塩基対区域は、それから大腸菌ポリメラーゼのクレナウ フ ラグメンを使って1つの二重撚りDNA区域に転換される。二重撚りの区域はそ れから適切な発現ベクターの中に結紮されて適切な発現宿主の中に変態される。 種々な適切なバクテリア及び酵母の発現ベクター及び発現宿主は、最近はHIV −1プロテアーゼの発現に利用可能であり、又適してもいる。これらは(分泌物 及び内部生成物の両方の)エス.ケレビシアエと(不溶性及び可溶性蛋白と加え て血漿周囲局在の両者としての)大腸菌とを包含する。他の発現システムは、細 胞有孔性を増大させるバクテリア解放蛋白用の遺伝子を包含するピキア パスト リス 又は大腸菌を包含する。適切な発現システムに対しての鍵になる要求事項は 、このシステムが分析に充分な量で活性な蛋白の発現を許容することである。発 現システムの中でのバイアスを掛けられるポテンシャルのために(例えば分泌物 及び内部生成物のような)2つの異なった相補的な発現システムの使用が望まれ るのかもしれない。 変態された発現宿主は、それから生長させられ、分離菌が薬物抵抗力のあるH IV−プロテアーゼの活性に対してスクリーニングされる。これは、HIV−1 プロテアーゼの活性及びL−735,524又はA77003のようなHIV− 1プロテアーゼの抑制因子に対する測色計分析を包含する微量滴定量容器に接種 するための単一分離菌を使用してなされる。(ホー他の“C2−対称性プロテア ーゼ抑制因子に対する抵杭力の増強された人免疫欠損ウイルス タイプ1変異体 の特性明確化”、ウイルス学会誌第68巻第3号、第2016〜2020頁(19 94年3月)、及び景山他の“単一の作用物質又は組合せの作用物質としてのC2 対称性基盤のHIVプロテアーゼ抑制因子による人免疫欠損ウイルス(HIV) タイプ1複製のガラス器具内での抑制”、抗微生物作用物質と化学療法第36巻 第5号、第926〜933頁(1992年5月)参照。この両者は引用することによ って本明細書の中に編入されるものとする。)種々のHIV−1プロテアーゼ活 性分析法が最近は利用可能である。(例えばリチャード他の“HIV−1プロテ アーゼに対する感受性のある可溶性の色素基質”、生物化学学会誌第265巻、 第7733〜7736頁(1990年)、及びナシェド他の“HIV−1及びAMV のレトロウイルス プロテアーゼに対する連続分光光度計分析法”、BBRC第 263巻、第1079〜1085頁(1989年)参照。両文献は引用することによ って本明細書に編入されるものとする。) 抑制因子の存在の下でプロテアーゼの活性を示す分離菌のいずれもがDNA連 鎖分析によって分析されて同定され、最初の蛋白基質の別個の第1世代の薬物抵 抗力のある生物活性の突然変異体の形態の正体がそれから推定される。 実施例 2 本実施例の技法は、HIV−1プロテアーゼの蛋白及びHIV−1逆トランス クリプターゼの蛋白がHIV−1蛋白重合体の部分としてのHIV−1ウイルス によって初期に発現される。個別のプロテアーゼの蛋白及び逆トランスクリプタ ーゼの蛋白を生産するためのHIV−1蛋白重合体の開裂は、蛋白重合体内の特 定開裂部位の上のプロテアーゼ蛋白の自触反応性活性から産みだされる。低誤差 取込みベント ポリメラーゼを使用してのポリメラーゼ チェーン反応(PCR )は、(国立保健研究所エイズ研究及び標準試薬プログラムの)ベクターpAR T−2から、HIV−1蛋白重合体を暗号化するDNA連鎖を増幅するために使 用される。PCR増幅に使用されるプライマーは、増幅されたHIV−1蛋白重 合体の融解蛋白ベクターの中にサブクローン化することを許容して、融解構造全 体を別の発現ベクターの中にサブクローン化することを許容する為の制約部位を 包含するように設計されている。DNA連鎖分析は、PCR増幅されたDNAに エラーの存在しないことを確認するために使用される。 増幅されたHIV−1蛋白重合体DNAは、それから、麦芽糖融解蛋白の部分 として蛋白重合体の発現を可能ならしめるために、(ニュー イングランド バ イオラブスの)大腸菌麦芽糖結合蛋白用の融解蛋白ベクターの中に挿入される。 以下で解るように、麦芽糖結合蛋白は、特定樹脂への融解蛋白結合用の親和性リ ガンドとして後で使用される。HIV−蛋白重合体が適切に融解され得て同様に 親和性リガンドとして役立てることの可能な他の蛋白は、例えば(IBIの)フ ラグ抗原及び(プロメガ社の)“ピンポント”ビオチン標識付融解蛋白である。 以下で明らかになるであろう理由のために、融解蛋白は、自分自身の活性成分プ ロテアーゼの影響の場合除いて自発的開裂を経験しなければならないことにはな っていない。更に、プロテアーゼは、融解蛋白構造の中で活性でなけれはならな い。 融解蛋白構造(図3参照)は、それからpALTER/融解蛋白の生産に使用 するため、ファージミド ベクターの中に挿入され、突然変異誘発が“定義され たライブラリー”のプライマーの以下のシリースを使っての周知のプライマー伸 長不適切組合せ法によって実行される。即ち、5824の異なる42集団及び5 12の異なる27集団から成り、HIV−1プロテアーゼ遺伝子の297塩基対 (に加えて蛋白重合対の残余の次の3塩基対)の長さを累積的に伸張させる、6 336の異なるHIV−1プロテアーゼ遺伝子プライマーのシリースがDNA合 成装置によって合成される。図4に見られるように、5824の異なる42集団 及び512の異なる27集団は、それぞれ7組の832の異なる42集団及び1 組の512の異なる27集団に対応する。7組の42集団の各々は、64のヌク レオチド順列の全てが3’端の所にあるコドンを除く全てのコドンに対しての1 分子当りの1コンドの中に導入されること以外、対応する野性種の42集団と一 致する1組のDNA連鎖を合成することによって発生される。1組の27集団は 、64のヌクレオチド順列の全てが3’端の所にあるコドンを除く全てのコドン に対しての1分子当りの1コトンの中に導入されること以外、対応する野性種の 27集団と一致する1組の連鎖を合成することによって同様に発生される。64 のヌクレオチド順列は、無作為化コドンの3位置にある等モル量のA、G、C、 T塩基を使用して発生される。それぞれの42集団及び27集団の3’端の所に あるコドンは、貧弱なプライマー伸長の可能性を低下させるように一定に保持さ れる。 プロテアーゼ伸長不適切組合せ方法における上記のプライマー シリースの使 用に続いて、6,336の異なる突然変異体のpALTER/融解蛋白ベクター のライブラリーが生成され、各変異体ベクターは、プロテアーゼ暗号化連鎖の単 一コドンの中の1つ乃至3つの塩基対間の置換に対するものを除き、上記の最初 のpALTER/融解蛋白ベクターに一致している。 (容易に正しい判断が可能なように、変異体のpALTER/融解蛋白ベクタ ーのライブラリーは、プロテアーゼ暗号化連鎖の2つ又は3つのコドンの中の1 つ乃至3つの塩基対間のものだけ野性種の遺伝子から相違している全ての突然変 異体プロテアーゼを包含する。しかしながら、2つ又は3つのコドンの中での突 然変異を有する“定義されたライブラリー”のプライマーを使用してのこのよう な突然変異体の発生は、労働集約的なものに見える。) 上記の突然変異体のpALTER/融解蛋白ベクターのライブラリーは、それ からベクター含有バクテリアを変態させてこのバクテリアを成長せしめることに よって増幅される。増幅に続いて、融解蛋白構造は、それぞれのpALTER/ 融解蛋白ベクターから切除されて発現ベクターの中に挿入される。代替案として は、pALTERも又発現ベクターとして使用され得る。バクテリアは、それか ら、好適には、1つのバクテリア当り唯一のベクターの割合での発現ベクターと 一緒に変態させられる。バクテリアはそれから成長させられ、その後、バクテリ アは(シマーク社の)薬1mlの容器容量を有する96容器マイクロ板の容器の 中に分配される。好適には、少数細胞のみ(より好適には1細胞のみ)が各容器 内に配分される。株培養の光学的密度が細胞濃度の判断に使用可能であり、培養 は望みの数の細胞が各容器に分配可能なように希釈され得る。 さて、図5を参照すると、生物活性で問題の薬物に抵抗力のあるHIV−1プ ロテアーゼの蛋白のこれらの第1世代の突然変異体の形態を分離するための手順 が概略図で示されている。見られるように、細胞がそれぞれの容器に分配された 後、プロテアーゼ抑制性薬物が容器に加えられ、融解蛋白の発現が誘引される。 融解蛋白が生物活性でこのプロテアーゼ抑制因子に抵抗力のあるプロテアーゼの 突然変異体の形態を包含するようになる瞬間に、融解蛋白は突然変異体のプロテ アーゼで麦芽糖結合蛋白(MBP)、突然変異体のプロテアーゼ(PR)、及び 逆トランスクリプターゼ蛋白(RT)に相当する離れた3つの蛋白に切り離され る。対照させると、融解蛋白が生物活性であり、及び/又はプロテアーゼ抑制因 子に感受性のあるプロテアーゼの突然変異体の形態を包含するようになる瞬間に も、融解蛋白は麦芽糖結合蛋白、突然変異体のプロテアーゼ、及び逆トランスク リプターゼ蛋白を包含する1つの長いペプチド重合体としてとどまる。 バクテリア細胞による融解蛋白の発現に続いて、蛋白が、凍結/解凍サイクル 法を使ってとか、細胞にリゾチームを加えるとか、血漿周辺に運び出された蛋白 構造体に対する冷浸透ショックを使用するとか、或いはバクテリオシン解放蛋白 (BRP)を誘引可能に生産し得る細胞を使用するとかのような周知の抽出技法 によって容器の中にバクテリア細胞から解放される。この最後の可能性は、融解 蛋白発現プラスミドとの共同変態の行なわれたバクテリア細胞及びプラスミド発 現BRPが、発現した融解蛋白の解放の結果を産むよう外側膜の浸透可能を誘引 され得るので好適である。 次に、(麦芽糖結合蛋白以外の親和性リガンド使用の場合に選択される樹脂が 麦芽糖結合蛋白に対する親和性を有するような)麦芽糖結合蛋白に対しての親和 性を有するアミロース樹脂又は他の樹脂が各容器に加えられ、容器は樹脂を沈澱 させるように遠心分離される。麦芽糖結合蛋白がアミロース樹脂と錯体をつくり 出すので、生物非活性の及び/又は薬物感受性のプロテアーゼの突然変異体を包 含するこれらの無傷の融解蛋白は、樹脂と共に沈澱され、一方、生物活性の薬物 抵抗力のあるプロテアーゼの突然変異体を包含するこれらの融解蛋白の場合には 、融解蛋白の麦芽糖結合蛋白部分のみが、上澄液の中にとどまっている樹脂、生 物活性の薬物抵抗力のあるプロテアーゼ突然変異体、及び逆トランスクリプター ゼ蛋白と共に沈澱される。各容器からの上澄液が、それから、(ジマーク社の) 96チップの多重ピペット計量器及びバイオ−ラッド96容器の“バイオ−ドッ ト微量濾過ユニットを使用してニトロセルロース膜に移入される。標準の免疫学 的技法が、それから、(国立保健研究所エイズ研究及び標準試薬プログラムの) 多クローン性HIV−1逆トランスクリプターゼ抗体を使用するニトロセルロー ス膜上の逆トランスクリプターゼを検出するために使用される。代替案としては 、上澄溶液の中での逆トランスクリプターゼの活性が直接分析され得る。逆トラ ンスクリプターゼの存在は、生物活性の薬物抵抗力のあるプナテアーゼの変異体 を示している。 プラスの信号を生成する容器に対しては、その容器対応の細胞が単一コロニー を採取するために再度平板培養されるか、各コロニーは、それから、薬物抵抗力 のある自触反応性活性を上記と同一の方法で再試験される。標準のDNA連鎖分 析が、それらか、別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を決 定するために、確認された薬物抵抗力のある突然変異体各々の297塩基の長さ 全体の上で行なわれた。 実施例 3 本実施例の技法は、周知のファージ展示選択技法上での変形である。例えばマ シュース他の“基質ファージ:1価のファージ展示によるプロテアーゼ基質の選 択”、科学第260巻、第1113〜1117頁(1993年5月21日)、マックキ ャファテイ他の“ファージ抗体:糸状構造のファージは抗体の変化可能領域を展 示”、自然第348巻、第552〜554頁(1990年12月6日)、及びアムベル ク他の“ズルトツァップ ベクター:ファージミド展示ライブラリーに対する表 現型と遺伝子型との結合”、分子生物学上の戦略第6巻、第2〜4頁、参照。こ れらの出版物全てを引用することによって本明細書に編入するものとする。 本実施例に従えば、HIV−1蛋白重合体のHIV−1プロテアーゼ部分の中 の単一のアミノ酸置換の全てを暗号化するDNA連鎖の“定義されたライブラリ ー”は、実施例2の中に記載されたやり方で入手される。HIV−1蛋白重合体 のプロテアーゼ部分の中の平均3つ迄の無作為配分のアミノ酸置換を暗号化する DNA連鎖の“無作為化ライブラリー”も又発生される。 上記のDNA連鎖は、それから、発現するとpIII/HIV−1蛋白重合体 融解蛋白が生産されるように、M13ファージのpIII暗号化遺伝子の中に挿 入される。このように構成された組替え型M13ファージ粒子は、それから、無 傷の大腸菌細胞に対して使用される。大腸菌細胞は順番に子孫のファージ粒子を プロテアーゼ抑制性薬物の存在の下に生産するように誘引される。pIIIがフ ァージ プラスミド上の表面露出抗原であるため、pIIIに融解されたHIV −1蛋白重合体も又、ファージ粒子の表面上への近接可能作用物質として露出さ れる。図6の中に見られるように、pIII HIV−1蛋白重合体融解蛋白は 、pIII蛋白とプロテアーゼとの間にHIV逆トランスクリプターゼ蛋白を包 含する。従って、プロテアーゼの突然変異体が生物活性で薬物抵抗力のあるもの であるならば、プロテアーゼの突然変異体はpIII HIV−1蛋白重合体の 残余の部分から自分自身を開裂し、それによって分離された抗体又は逆トランス クリプターゼに対する特別の親和性を伴っている他の作用物質に結合するために 逆トランスクリプターゼ蛋白を露出させる(図8参照)。しかしながら、プロテ アーゼの突然変異体が生物非活性の及び/又は薬物感受性のあるものであるなら ば、pIII/HIV−1蛋白重合体は、無傷のままにとどまり、逆トランスク リプターゼ蛋白は結合の為に露出されることはない(図7参照)。このようなや り方で、生物活性の薬物抵抗力のあるプロテアーゼの突然変異体に対応するファ ージ粒子は、結合作用物質に結合する能力を基盤に選択されることが可能である 。(幾つかの同位体濃縮が、生物活性の薬物抵抗力のある突然変異体を高百分率 で分離するのには必要である。)選択されたファージ粒子からのDNAが、それ から薬物抵抗力授与突然変異の性質決定のために配列される。 実施例1及び実施例2の中に記述したスクリーニング技法とは対照的に、本実 施例の技法は、積極的選択技法であり、そのようなものとして、各々の全ての変 異体がスクリーニングされることを必要とせずに(例えば薬1012の変異体を包 含するライブラリーのような)大きな変異体ライブラリーからの探査後の変異体 の迅速選択を許容する。 実施例 4 本実施例の技法は、付与の蛋白に対する親和性に基礎を置く蛋白選択に対する 周知の“2ハイブリッド”相互作用トラップ技法の上での変形である。フィール ズ他の“蛋白−蛋白相互作用検出用の斬新な遺伝学的システム”、自然第340 巻、第245〜246頁(1989年7月20日)参照。この文献は引用することによ って本明細書の中に編入するものとする。“2ハイブリッド”技法は、酵母サツ カロミセス ケレビシアエのGAL4転写活性化剤が、2つの空間的及び機能的 に別個の区域を包含して、一方が特定DNA連鎖に結合し他方が転写を活性化さ せるという事実の使用を作り出すものである。GAL4転写活性化剤は、DNA 結合区域及び転写活性化区域が、それぞれに、(例えば、この2区域を相互結合 する無傷の蛋白によるように)共有結合形態によって、或いは(例えば、各区域 が親和性区域に共有結合状態に結合されている場合やこの2つの親和性区域が相 互に独特の高親和性を有する場合のように)親和力によってのいずれかによって 何らかの方法で一緒に結合されるならば、その時だけは官能的である。 本技法に従えば、HIV−1蛋白重合体のHIV−1プロテアーゼ部分の中の 全ての単一のアミノ酸置換を暗号化するDNA連鎖の“定義されたライブラリー ”及ぴHIV−1蛋白重合体のプロテアーゼ部分の中の1分子当り平均3つの無 作為化分布のアミノ酸置換を暗号化するDNA連鎖の“無作為化ライブラリー” が上記のやり方で準備される。HIV−1蛋白重合体を暗号化するこれらのDN A連鎖は、それから、HIV−1蛋白重合体がDNA結合要素(要素a)とGA L4転写活性化剤の転写活性化剤要素(要素b)との間に配置されている、発現 する時には、GAL4転写活性化剤/HIV−1蛋白重合体融解蛋白が生産され るように、GAL4転写活性化剤を暗号化するDNA連鎖を包含する第1のサッ カロミセス ケレビシアエの中に挿入される(例えは、図9参照)。 サツカロミセス ケレビシアエ酵母の菌株は、それから、自然のままのゲノム 位置でのGAL4遺伝子、(ウラシル生合成に必要な発現製品の)URA3遺伝 子、及びリシン生合成に必要な発現製品の)LYS2遺伝子の欠失突然変異を包 含するように計画される。加えて統合化変態が、酵母のゲノムの中で、GAL1 プロモーターの転写制御の下にあるように構築されるURA3遺伝子及びLYS 2遺伝子のコピーを配置するために使用される。上記のGAL4/HIV−1蛋 白重合体の融解蛋白を暗号化するプラスミドは、それから酵母菌株によって吸収 される。 このように計画されたサッカロミセス ケレビシアエの菌株によるURA3遺 伝子及びLYS2遺伝子の発現は、GAL4の転写活性化剤の要素aと要素bと が無傷のHIV−1蛋白重合体によって一緒に結合されることを必要とする。プ ロテアーゼ抑制性薬剤の存在の下では、結合は、プロテアーゼの突然変異体が薬 物感受性のある及び/又は生物非活性のものである場合に発生するであろう(図 9参照)。結合は、プロテアーゼの突然変異体が薬物抵抗力のあるものであり且 つ生物活性であるものである場合のプロテアーゼ抑制性薬物の存在の下では発生 しないであろう(図10参照)。以下の表に見られるように、結合は、ウラシル (ura-)及びリシン(lys-)の欠乏する媒体の中で菌株を生長させることに よって選択され得るものであり、或いは反対選択は5弗化オロチン酸(5−FO A)及びαアミノアジピン酸塩(αAA)を包含する媒体の中で菌株を生長させ ることによって作られ得る。5−FOAはURA3遺伝子を発現する細胞を殺し 、αAAはLYS2遺伝子を発現させる細胞を殺す。したがって、αAA及び5 −FOAを包含する(及びウラシル及びリシンを補足された)媒体の中でのこの 菌株の生長は、2つの補完的GAL4融解蛋白が相互に結合していない場合にの み起こり得る。 上記の酵母細胞菌株は、プロテアーゼ抑制性薬物及び遺伝子特定毒物5−FO A及びαAAの両者を包含する媒体の中で生長した。薬物感受性のあるプロテア ーゼの突然変異体又は生物非活性のプロテアーゼの突然変異体は、URA3遺伝 子及びLYS2遺伝子のGAL4転写によって殺された。対照的に、薬物抵抗力 のある突然変異体随伴細胞は、GAL4活性化剤の2つの補完的部分が、HIV −1プロテアーゼの蛋白によって一度開裂すると、一緒に再結合され得ないので 、生き残る。 上記の手順で選択される細胞は、それから、HIV−1プロテアーゼ暗号化遺 伝子を包含するプラスミドDNAの分離及び配列によって分析される。 本技法は、HIV−1プロテアーゼの薬物抵抗力のある突然変異体の選択に限 定されるものではなく、より大きな蛋白から自身を解放するために自触反応の突 然変異的開裂を受けるウイルス性プロテアーゼ、又は活性なプロテアーゼ成分に より融解蛋白から開裂されるプロテアーゼ基質の開裂標的を包含する人工的な融 解蛋白として組替え形態で発現され得るプロテアーゼ、或いは、1つのペプチド が高特定性を有して変形又は非変形形態の2者の中の1つとのみ選択的に結合す る方法で自分自身か或いは自然の融解蛋白又は人工的に構築された融解蛋白かを 変形させる活性蛋白、のいずれかでもその突然変異体における薬物抵抗力に対し ての選択のためにも使用が可能である。 実施例3の技法との関連で上に書きとめたように、本実施例の技法は非常に多 数の突然変異体を評価するの使用可能な積極的選択技法である。 薬物抵抗力のある突然変異体の同定によく適合しているのに加えて、上記の技 法は又はこのようにして同定された薬物抵抗力のある突然変異体に対して効果的 である補助薬物を同定するのにも使用可能である。これは、例えば、(例えば6 〜12アミノ酸のような)ペプチド又は(例えばRNAのうよな)ヌクレオチド に対して記号化する組合せプラスミド ライブラリーを発生させ、それから、前 記プラスミドと共に蛋白の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の形態を運搬 する細胞に変態させることによって達成され得る。図11の中に見られるように 、薬物抵抗力のあるプロテアーゼを発現する細胞が、薬物抵抗力のある突然変異 体の蛋白の効果的な抑制因子を暗号化するプラスミドを吸収すれば、この細胞は 、補足物を加えられていない媒体の上では生長するであろうが、しかし、5−F OA及びαAAを包含する媒体の上では生長しないであろう。対照すると、薬物 抵抗力のある突然変異体の蛋白の効果的な抑制因子を暗号化するプラスミドを薬 物抵抗力のある細胞が吸収及び/又は発現しない場合には、この細胞は補足物を 加えられていない媒体上では生長しないであろうが、5−FOA及びαAAを包 含する媒体上では生長するであろう。したがって、このようなやり方で、多数の 潜在的な補助薬物が迅速にスクリーニングされ得る。その後補足物を加えられて いない媒体の中で生き残る細胞からのプラスミドが、抑制因子の正体を決定する ために分離され配列され得る。 同様な方法が既存の化学ライブラリーの中からの抑制因子に対するスクリーニ ングに使用され得る。 容易に正しい判断がなされ得るように、上記の手順は、プロテアーゼの現在及 び将来の薬物に抵抗力のある形態の抑制因子からの、プロテアーゼの突然変異的 乃至は進化的逃避経路を包括的に定義するための制限のない回数の繰り返しに応 用され得る。 実施例 5 本実施例はの技法は、プロテアーゼの活性を監視するために逆トランスクリプ ターゼ分析を使用する。 プラスミドpART−2が、HIV−1蛋白重合体の部分(即ち、HIV−1 プロテアーゼ蛋白、HIV−1逆トランスクリプターゼ蛋白、及びHIV−1イ ンテグラーゼ蛋白の1部分)を記号化するヌクレオチド連鎖を入手するために、 BglII及びEco RIと共に蒸解された。分離された2・3kbの断片が 、それから、プラスミドpL124.23を生産するために予め同一の制限酵素 と共に蒸解してある(カリフォルニア州サンジエゴのインビトロゲンから入手し た)pTrcHisCプラスミドの中に挿入された。pL124・23プラスミ ドは、挿入された断片と全てが同一骨格内にある遺伝子10の区域に融合されて いる6つのヒスチジン残基のシリースに対して記号化する上流の連鎖を包含する 。エンテロキナーゼ開裂認識部位が、又、遺伝子10と長軸に直角に切断された ように見える蛋白重合体との間に配置され得る。挿入された連鎖に加えて記載の 上流15の連鎖は、全てT7プロテアーゼの制御の下に置かれる。(インビトロゲ ンのトップ10の)宿主細胞の中のT7ポリメラーゼはIPTGで誘引可能であ る。図12は、プラスミドpL124.23の一部に加えてHIV−1プロテア ーゼが蛋白重合体を消化する部位のいくつかを概略図の形で示している。(逆ト ランスクリプターゼ蛋白の中に位置して、逆トランスクリプターゼの活性に必要 な2つ20の逆トランスクリプターゼの部分ユニットp64及びp51を形成する のに必要である追加のプロテアーゼ開裂部位が図13の中に示されている。)実 験は、長軸に直角に切断されたように見えるHIV蛋白重合体が誘引で発現され て、この発現された蛋白重合体が、活性の逆トランスクリプターゼの異質性2量 体を解放するために、HIVプロテアーゼによって適切に加工された。誘引に先 立つ宿主25細胞の生長には、プロテアーゼ抑制因子L−735,524の追加に よるプロテ アーゼの抑制が蛋白重合体の発現を許容したが、蛋白重合体の加工処理は許容さ れなかった。 今度は図14を参照すると、プラスミドpL124.23を使用しての蛋白重 合体内のプロテアーゼの突然変異体のライブラリーを発生させるのに使用するス テップの順序が、概略図の形で示されている。最初に、ステップAの中に見られ るように、プラスミドpL124.23の断片が示される。次に、ステップBの 中に見られるように、プラスミド断片のプロテアーゼ暗号化区域の突然変異誘発 性のPCR(ポリメラーゼ チェーン反応)増幅が、プロテアーゼを引き伸ばす プライマーB105及びB108を使用して達成される。マンガン イオンの使 用に加えて他の突然変異誘発性の技法が、PCR増幅において標識付ポリメラー ゼの貧弱な信頼性を助けるのに使用される。次に、ステップCの中に見られるよ うに、プラスミド断片の逆トランスクリプターゼ部分が、高信頼性PCR増幅に 味方する条件の下でプライマーB109及びB104を使用して増幅される。次 に、ステップDの中に見られるように、突然変異体のプロテアーゼ蛋白及び逆ト ランスクリプターゼ蛋白に対する記号化をするDNAの断片は折り重ね区域を包 含した。これはプライマーB105及びB104を使用してこれらのDNA断片 を接合させることをPCRに許容した。再構築された蛋白重合体の断片は、平均 しての2つのアミノ酸置換と野性種の逆トランスクリプターゼとを有するプロテ アーゼの突然変異体に対しての記号化を行なっている。最後に、ステップEの中 に見られるように、連鎖のライブラリーは、大腸菌の中での蛋白重合体の調整さ れた発現を仲介するDNAを包含するベクターpTrcHisCの中に結紮され る。 上記の突然変異体ベクターのライブラリーは、それから、このベクターで大腸 菌を変態させることによって増幅される。増幅に続いて、バクテリアがマイクロ 板の容器内に分配された。好適には少数の細胞のみ(より好適なのは1細胞のみ ) が各容器内に分配される。細胞がそのそれぞれの容器内に分配されて数時間の生 長を許容された後に、プロテアーゼ抑制性薬物L−735,524が容器に加え られた。蛋白重合体の発現がそれから誘引された。発現蛋白重合体がプロテアー ゼの生物活性の薬物抵抗力のある突然変異体の形態を包含する場合には、蛋白重 合体は、活性の逆トランスクリプターゼの異形2重体を生産するために、突然変 異体プロテアーゼによって切断された。対照すると、発現蛋白重合体がプロテア ーゼの生物非活性の及び/又は薬物感受性のある突然変異体の形態を包含する場 合には、蛋白重合体は開裂されず、活性の逆トランスクリプターゼの異形2重体 は生産されなかった。 バクテリア細胞による蛋白重合体の発現に続いて、(包含される突然変異体の プロテアーゼに依存して無傷の或いは開裂されたかのいずれかの形態での)蛋白 重合体がバクテリア細胞から容器内に抽出された。(例えばベーリンガー マン ハイム ゲーエムベーハーからの市販品利用の可能な)逆トランスクリプターゼ 活性の測色計分析が、各容器内に活性な逆トランスクリプターゼが存在するか否 かに対する分析のために使用されたが、容器内に濃い色が存在することがその中 に活性な逆トランスクリプターゼの存在することを、(そしてそれによって生物 活性の薬物抵抗力のあるプロテアーゼがその中に存在していることを)示してい る。 図15を参照すると、生物活性の薬物抵抗力のあるプロテアーゼの突然変異体 が本技法を使用して(プロテアーゼ変異体はここでは“DLH310”であるこ とが)同定されている。DLH310のDNA連鎖分析は、アミノ酸変化K55 NとL90Mとを結果的に生ずる2つの突然変異の姿をのぞかせた。 容易に正しい判断が可能なように、本技法の大いに望まれる観点の一つは、こ の技法が高度の確実性を有すること、即ち、プロテアーゼの突然変異体が自然界 で遭遇する実際の基質、即ち、逆トランスクリプターゼを活性化するのに必要な 蛋白重合体の開裂部位に対する活性を試験されていることにある。本技法に関す る確実性のレベルは、単一の人工的開裂部位がβ−ガラクトシダーゼを開裂する のに必要な全てであるとする英国特許出願番号第 2,276,621号公報の技法の中に 見出されるものと対照されるべきである。 本実施例の技法が、プロテアーゼの1つ以上の突然変異体の形態又は野性種の 形態に対する潜在的なプロテアーゼ抑制因子をテストするのに容易に使用され得 るであろうことは理解されるべきである。 今度は図16を参照すると、HIVプロテアーゼの生物活性の突然変異体の形 態又は野性種の形態に対する将来の薬物の効力を評価するための分析キットの概 略図が示してあり、この分析キットは一般的に参照番号101で示されている。 キット101は第1チューブ103を包含し、チューブ103はHIV−1蛋 白重合体の突然変異体の形態を内包(突然変異体の蛋白重合体はプロテアーゼの 蛋白と逆トランスクリプターゼの蛋白とを包含)している。突然変異体の蛋白重 合体は、突然変異体の蛋白重合体がプロテアーゼの生物非活性の形態を包含する という点でのみ野性種の蛋白重合体と相違している。突然変異体の蛋白重合体の 開裂部位及び逆トランスクリプターゼの蛋白は、野性種の蛋白重合体から区別す るのが不可能である。 キット101は、又、第2チューブ105を包含し、チュープ105はHIV −1プロテアーゼの生物活性の形態を内包している。HIV−1プロテアーゼの 生物活性の形態は、プロテアーゼの野性種の形態か或いはプロテアーゼの生物活 性の突然変異体の形態かであり得る。効果的なプロテアーゼ抑制因子の存在しな い状態でチュープ105のHIV−1プロテアーゼとチューブ103の突然変異 体の蛋白重合体とが組み合わされると、逆トランスクリプターゼは、トランス反 応の中では生物活性のプロテアーゼにより突然変異体の蛋白重合体から開裂され る(図17参照)。 キット101は、更に、第2チューブ107を包含し、チューブ107は、逆 トランスクリプターゼの活性の存在を検出するための従来型の逆トランスクリプ ターゼ活性分析を包含する。 キット101は、プロテアーゼの抑制的活性に対する将来の薬物をテストする ために、以下のように使用され得る。即ち、最初に、将来の薬物が第1チューブ 103の突然変異体の蛋白重合体に加えられる。次に、プロテアーゼの生物活性 の突然変異体の形態又は野性種の形態が薬物と突然変異体の蛋白重合体との組合 せ品に加えられる。最後に、逆トランスクリプターゼ活性分析に薬物、突然変異 体の蛋白重合体、及び活性のプロテアーゼの組合せ品がさらされる。将来の薬物 が効果的であるならば、逆トランスクリプターゼは突然変異体の蛋白重合体から 解放されることはないだろうし、否定的分析結果が続くことになるであろう。将 来の薬物が効果のないものならば、逆トランスクリプターゼが突然変異体の蛋白 重合体から解放されて肯定的分析結果が続くことになるでろあろう。 キット101の背後にある原理が、臨床的に導出されたHIVプロテアーゼの 突然変異体の将来の薬物に対する感受性の評価に使用され得る、ことは理解され るべきである。HIVプロテアーゼの突然変異体は、例えば組織サンプル及び/ 又は流体サンプルからの、或いは細胞培養される臨床でのHIV分離菌からの取 得がある。しかしながら、HIV逆トランスクリプターゼ活性の背景的なレベル が、無傷のウイルスを使用する場合に、突然変異体のHIV蛋白重合体の逆トラ ンスクリプターゼ部分のトランス活性化の発生の有無に拘らず、存在することは 理解されるべきである。これは、無傷のHIVウイルスが、大多数の例で、活性 なプロテアーゼによる蛋白重合体自身の開裂の結果として活性な逆トランスクリ プターゼを生産するからである。上記のようではあっても、逆トランスクリプタ ーゼ活性の背景的なレベルからの分析への干渉の低減が多数の方法の中のいずれ かによって行なわれ得る。1方法によれば、プロテアーゼによる突然変異体の蛋 白重合体の加水分解によって活性化される逆トランスクリプターゼに大きな影響 を及ぼすことなく背景的な逆トランスクリプターゼを中和するのに充分なレベル の反応混合液に、非ヌクレオシド逆トランスクリプターゼ抑制因子(NNRTI )が加えられる。第2の方法によれば、部位指向の突然変異誘発が使用されて、 NNRTIに対する薬物抵抗力を授与するために突然変異体の蛋白重合体、即ち チューブ103の蛋白重合体の逆トランスクリプターゼ部分の中に1つ以上の突 然変異を挿入する。突然変異Y181C、Y188C、及びK103Nは、HI V−1逆トランスクリプターゼに対してNNRTI抵抗力を授与することで知ら れている。(リッチマン他の、米国科学アカデミー協会報第88巻、第1124 1〜11245頁(1991年)、リッチマン他の、薬物学及び毒物学レビュー第3 2巻、第149〜164頁(1993年)、及びデビサー他の、分子薬物学第365 巻、第451〜626頁参照。これらの全文献は引用することによって本明細書 に編入するものとする。)このやり方でNNRTIは背景的な逆トランスクリプ ターゼを抑制するであろうが、しかし、HIVプロテアーゼによる突然変異体の 蛋白重合体から解放される逆トランスクリプターゼを抑制することはないであろ う。第3のアプローチに従って、突然変異体の蛋白重合体の逆トランスクリプタ ーゼ部分は、突然変異体の蛋白重合体の加水分解によって標識に対しての特定抗 体の中に吸収される、(例えば、コネクチカット州、ニューヘイブンのコダック サイエンティフィック イメージング システムからの市販品利用可能なフラ グ抗原のような)容易に検出可能な標識を以て標識付けされる。抗体は勿論蛋白 重合体と反応性であってはならない。 代替案としては、HIVプロテアーゼの突然変異体は、臨床主体から採取され たHIVのRNA又はDNAのプロテアーゼ部分を増幅する標準のPCR技法を 使用して入手され得る。増幅された核酸連鎖は、それから、活性なHIVプロテ アーゼを発現させるために、(例えば、うさぎの網状赤血球、麦芽エキス、又は大腸菌 抽出物のような)多数の市販品利用可能なガラス器具内トランスレーショ ン システムのいずれかにおいて利用され得る。これらの臨床的に導出されたプ ロテアーゼの突然変異体は、それから、将来の薬物の効力を評価するために、将 来のプロテアーゼ抑制性薬物の存在の下で上記の突然変異体の蛋白重合体及び逆 トランスクリプターゼ分析に加えられ得る。 上記のアプローチは、およそ数日で種々な将来の薬物に対するプロテアーゼの 突然変異体の感受性を決定するのに使用可能である。これは、従来型の細胞培養 技法を使用してのHIV臨床分離菌の薬物感受性の決定に典型的に必要とされる 30乃至40日に比較すると、極めて有利なものである。 上記した本発明の実施例は、単に説明的であることを意図するものであり、当 業者なら、本発明の精神を逸脱することなくそれに対する多数の変更及び修正を 加え得る筈である。このような変更及び修正の全ては、付録の請求の範囲内に定 義する本発明の範囲の中にあることを意図するものである。
【手続補正書】 【提出日】1997年12月2日 【補正内容】 請求の範囲 1.(a)各々がプロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒される生物 活性を有する第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として調合される、プロテア ーゼの突然変異体のライブラリーを薬物の存在の下で調合するステップと、 (b)前記第2蛋白の生物活性を分析することによって前記ライブラリーか ら薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体のプロテアーゼをガラス器具内で分離 するステップと、 (c)このように分離された突然変異体のプロテアーゼを同定するステップ と、 を包含してなる、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のまま に発現されるプロテアーゼである、被標的となっている薬物に応答して生体内に 出現し得る第1蛋白の別個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体をガラス器 具内で決定する方法。 2.前記プロテアーゼの突然変異体のライブラリーが、少なくとも1つのアミノ 酸置換分最初のプロテアーゼから相違する各突然変異体を包含してなる、請求項 1に記載した方法。 3.前記プロテアーゼの突然変異体のライブラリーが、少なくとも1つの、しか も3つ以下のアミノ酸置換分最初のプロテアーゼから相違する各突然変異体を包 含してなる、請求項2に記載した方法。 4.前記プロテアーゼの突然変異体のライブラリーが、少なくとも1つの、しか も2つ以下のアミノ酸置換分最初のプロテアーゼから相違する各突然変異体を 包含してなる、請求項2に記載した方法。 5.前記プロテアーゼの突然変異体のライブラリーが単一のアミノ酸置換分最初 のプロテアーゼから相違する各突然変異体を包含してなる、請求項2に記載した 方法。 6.前記プロテアーゼがHIVプロテアーゼである、請求項1に記載した方法。 7.前記第2蛋白が逆トランスクリプターゼである、請求項6に記載した方法。 8.プロテアーゼの突然変異体を包含する各蛋白重合体が、自然に発生している 蛋白重合体の中に発見されるのと同一の、蛋白重合体から第2蛋白を開裂するの に必要な、開裂部位の数とタイプとを有してなる、請求項1に記載した方法。 9.プロテアーゼの突然変異体を包含する前記蛋白重合体が、対応するヌクレオ チド連鎖の異形発現によって調合されてなる、請求項1に記載した方法。 10.(a)プロテアーゼの野性種の形態による蛋白重合体の開裂によって触媒さ れる生物活性を有する第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として調合されるプ ロテアーゼの突然変異体の形態又は野性種の形態を第1薬物の存在の下で調合す るステップと、 (b)前記第2蛋白に対する生物活性の存在が、テストされるプロテアーゼ の突然変異体の形態又は野性種の形態に対する第1薬物の効目のなさを示してな る、前記第2蛋白に対する生物活性の存在を分析するステップと、 を包含してなる、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のまま に発現されるプロテアーゼである第1蛋白の突然変異体の形態又は野性種の形態 に対する第1薬物の効力をガラス器具内で評価する方法。 11.(a)(i)各々がプロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒され る生物活性を有する第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として調合される、少 なくとも1つのアミノ酸置換分最初のプロテアーゼから相違してなるプロテアー ゼの第1世代の突然変異体の全てのライブラリーを第1薬物の存在の下で調合す るステップと、 (ii)前記第2蛋白の生物活性を分析することにより前記ライブラ リーから薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体のプロテアーゼをガラス器具内 で分離するステップと、 (iii)前記で分離されて同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異 体が同定されることがないものとして同定される全ての突然変異体のプロテアー ゼは、別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を表わすものと して、前記で分離された各突然変異体のプロテアーゼを同定するステップと、 (iv)前記で同定された別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活 性の突然変異体の数を計数するステップと、 を包含してなる、第1薬物に対する抵抗力を表示する、前記第2蛋白を 随伴する蛋白重合体の部分として自然のままに発現されるプロテアーゼである第 1蛋白の別個の第1世代の生物活性の突然変異体の数をガラス器具内で決定する ことと、 (b)相対的な生体内での効力が既に判明している他の薬物から得られてい る標準と前記の突然変異体の数とを比較することと、 をステップとして包含してなり、 前記第1薬物に対する抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活性の突然 変異体の数が前記の他の薬物に対する抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活 性の突然変異体の数より少ない場合に前記第1薬物は相対的に前記他の薬物より 大きな究極の臨床上の効力を有するものと予測されてなる、 前記第1蛋白に対する第1薬物の究極の臨床上の効力の評価方法。 12.(a)プロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒される生物活性を 有する第2蛋白と、プロテアーゼの生物非活性の突然変異体の形態と、該第2蛋 白を活性化する方法でプロテアーゼの生物活性の形態又は野性種の形態による1 つ以上の開裂可能な部位とを包含する突然変異体の蛋白重合体を調合するステッ プと、 (b)第1薬物を前記突然変異体の蛋白重合体に加えるステップと、 (c)ステップ(b)の後で、プロテアーゼの生物活性の形態又は野性種の 形態を前記突然変異体の蛋白重合体に加えるステップと、 (d)ステップ(c)の後での前記第2蛋白に対する生物活性の存在が、テ ストされるプロテアーゼの生物活性の突然変異体の形態又は野性種の形態に対す る第1薬物の効目のなさを示してなる前記第2蛋白に対する生物活性の存在を分 析するステップと、 を包含してなる、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のま まに発現されるプロテアーゼである第1蛋白の生物活性の突然変異体の形態又は 野性種の形態に対する第1薬物の効力をガラス器具内で評価する方法。 13.(a)プロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒される生物活性を 有 する第2蛋白と、プロテアーゼの生物非活性の突然変異体の形態と、該第2蛋白 を活性化する方法でプロテアーゼの生物活性の形態又は野性種の形態による1つ 以上の開裂可能な部位とを包含する突然変異体の蛋白重合体と、 (b)効果的な薬物の存在しない中で突然変異体の蛋白重合体と組み合わさ れる時に前記第2蛋白を活性化させる方法によって突然変異体の蛋白重合体を開 裂させるプロテアーゼの生物活性の突然変異体の形態又は野性種の形態と、 (c)前記第2蛋白に対する生物活性の存在を検出する手段と、 を備える、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のままに発現 されるプロテアーゼである第1蛋白の生物活性の突然変異体の形態又は野性種の 形態に対する薬物の効力をガラス器具内で評価するためのキット。 14.(a)プロテアーゼの生物非活性の突然変異体の形態と、プロテアーゼによ る蛋白重合体の開裂によって触媒される生物活性を有する第2蛋白と、該第2蛋 白を活性化する方法を使用してのプロテアーゼの活性な形態による1つ以上の開 裂可能な部位とを包含する突然変異体の蛋白重合体と、 (b)前記第2蛋白に対する生物活性の存在を検出する手段と、 を備える、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のままに発現 されるタイプのプロテアーゼの分析。 15.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白から相違する突然変異体 の蛋白を暗号化するヌクレオチド連鎖のライブラリーを調合するステップと、 (b)突然変異体のライブラリーを調合するために異形発現による前記ヌク レ オチド連鎖のライブラリーを発現させるステップと、 (c)前記突然変異体のライブラリーから薬物抵抗力のある生物活性の突然 変異の形態をガラス器具内で分離するステップと、 (d)前記で分離されて同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異体が同定さ れることがないものとして同定される全ての突然変異体の蛋白は、薬物に応答し て生体内に出現し得る別個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を表わする ものとして前記で分離された突然変異体の蛋白を同定するステップと、 を包含してなる、被標的とされる薬物に応答して生体内に出現し得る蛋白の別 個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体をガラス器具内で予測する方法。 16.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白から相違する突然変異体 の蛋白を暗号化する分離されたヌクレオチド連鎖のライブラリーを合成するステ ップと、 (b)突然変異体の蛋白のライブラリーを調合するために前記分離されたヌ クレオチド連鎖のライブラリーを発現させるステップと、 (c)前記突然変異体のライブラリーから薬物抵抗力のある生物活性の突然 変異体の蛋白をガラス器具内で分離するステップと、 (d)前記で分離されて同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異体が同定さ れることがないもきとして同定される全ての突然変異体の蛋白は、薬物に応答し て生体内に出現し得る別個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を表わすも のとして前記で分離された突然変異体の蛋白を同定するステップと、 を包含してなる、被標的とされる薬物に応答して生体内に出現し得る蛋白の別 個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体をガラス器具内で予測する方法。 17.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白又は該蛋白の区域から相 違する全ての蛋白を包含する蛋白の突然変異体のライブラリーを生産するステッ プと、 (b)前記ライブラリーから各薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の蛋 白をガラス器具内で分離するステップと、 (c)前記で分離されて同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異体が同定さ れることがないものとして同定される全ての突然変異体の蛋白は、薬物に応答し て生体内に出現し得る別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体 を表わすものとして前記で分離された各突然変異体の蛋白を同定するステップと 、 を包含してなる、被標的とされる薬物に応答して生体内に出現し得る蛋白の別 個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の各々をガラス器具内で 予測する方法。 18.(a)第1薬物に抵抗力を表示する蛋白の別個の第1世代の生物活性の突然 変異体の数をガラス器具内で決定するステップと、 (b)相対的な生体内での効力が既に判明している他の薬物から得られた標 準と前記数とを比較するステップと、 を包含してなり、 前記第1薬物に抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活性の突然変異体の数 が前記他の薬物に抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活性の突然変異体の数 より少ない場合には前記第1薬物は相対的に前記他の薬物よりもより大きな究極 の臨床上での効力を有するものと予測され得てなる、 蛋白の活性を抑制する第1薬物の究極の臨床上での効力を評価する方法。 19.(a)単一の蛋白に対して標的を定めた2つ以上の異なったそれぞれの薬物 の各々に抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活性の突然変異体の相対数をガ ラス器具内で実質的に一致している条件の下に決定するステップと、 (b)前記のような突然変異体の数の最小のものを引き出す薬物が最大の究 極の臨床上での効力を有するものと決定されるものとして相対数を比較するステ ップと、 を包含してなる、単一の蛋白に対して標的を定めた2つ以上の異なった薬物の 相対的な究極の臨床上での効力を先験的に比較する方法。 20.(a)第1薬物に応答して起こり得る、制約された数の抵抗力授与突然変異 を包含する、蛋白の別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の 形態の各々の正体をガラス器具内で決定するステップと、 (b)前記第1薬物と、前記蛋白の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の 突然変異体の形態の全てに対して効果的な1つ以上の補助薬物との組合せ品が所 謂効果的な薬物の組合せ品を構成してなる該1つ以上の補助薬物の正体をガラス 器具内で決定するステップと、 を包含してなる、薬物抵抗力の蛋白による展開がないように、蛋白に対して効 果的である薬物の組合せ品を同定するステップ。 21.(a)第1薬物に応答して生体内に起こり得る蛋白の抵抗力授与突然変異の 正体をガラス器具内で決定するステップと、 (b)前記抵抗力授与突然変異を包含する突然変異体の蛋白に対して効果的 で該抵抗力授与突然変異の部位で該突然変異体の蛋白と相互作用を有する補助薬 物の正体をガラス器具内で決定するステップと、 を包含する、 前記第1薬物と1つ以上の前記補助薬物との組合せ品が薬物組合せ品を構成し てなる、 蛋白に対抗して使用するための前記薬物組合せ品を同定する方法。 22.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白又は該蛋白の区域から相 違する蛋白全部を包含する蛋白の第1世代の突然変異体のライブラリーを生産す るステップと、 (b)前記突然変異体のどれが生物活性を有するのかを決定するステップと 、 (c)1つの薬物が1つの第1世代の生物活性の突然変異体に対して効果的 であることが同定されるまで前記ライブラリーの中の生物活性の複数の突然変異 体に対してガラス器具内で将来の薬物をテストするステップと、 を包含してなる、最初の蛋白の第1世代の生物活性の1つの突然変異体に対し て効果的な薬物を同定する方法。 23.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白又は該蛋白の区域から相 違する蛋白全てを包含する蛋白の第1世代の突然変異体のライブラリーを生産す るステップと、 (b)前記突然変異体のどれが生物活性を有するのかを決定するステップと 、 (c)無作為化されたペプチド又はヌクレオチドを発生させるステップと、 (d)前記ライブラリーの中の生物活性の突然変異体に対するガラス器具内 での前記無作為化されたペプチド又はヌクレオチドの効力をテストするステップ と、 (e)1つの無作為化されたペプチド又はヌクレオチドが1つの第1世代の 生物活性の突然変異体に対して効果的であることが同定されるまで(c)と(d )とのステップを繰り返すステップと、 を包含してなる、最初の蛋白の第1世代の生物活性の突然変異に対して効果的 な1つの無作為化されたペプチド又はヌクレオチドを同定する。24 .(a)蛋白の多数の第1世代の突然変異体が第1薬物に対して抵抗力を有す るようになる蛋白の活性に対して標的を定めて抑制性である第1薬物と、 (b)前記第1薬物に対して抵抗力を有する前記蛋白の前記第1世代の突然 変異体の全てに対して標的を定めて抑制性である1つ以上の補助薬物と、 を包含する薬物の組合せ品。 25 .前記第1薬物が病原性微生物の蛋白の活性を抑制し、前記1つ以上の補助薬 物が病原性微生物の蛋白の第1世代の薬物抵抗力のある突然変異体の全ての活性 を抑制してなる、請求項24に記載した薬物の組合せ品。 26 .前記第1薬物がHIV蛋白の活性を抑制し、前記1つ以上の補助薬物かHI V蛋白の第1世代の薬物抵抗力のある突然変異体の全ての活性を抑制してなる、 請求項24に記載した薬物の組合せ品。 27 .前記第1薬物がHIVプロテアーゼの活性を抑制し、前記1つ以上の補助薬 物がHIVプロテアーゼの第1世代の薬物抵抗力のある突然変異体の全ての活性 を抑制してなる、請求項24に記載した薬物の組合せ品。 28 .前記第1薬物と前記1つ以上の補助薬物との少なくとも1つが、無作為化さ れたペプチド又はヌクレオチドを備えてなる、請求項24に記載した薬物の組合 せ品。 29 .(a)第1世代の突然変異体が第1薬物に抵抗力のあるものであり、該第1 代の薬物抵抗力のある突然変異体が抵抗力授与突然変異を有する蛋白の活性に対 して標的を定めて抑制性である第1薬物と、 (b)前記抵抗力授与突然変異の部位での前記第1世代の薬物抵抗力のある 突然変異体との相互作用により前記第1世代の薬物抵抗力のある突然変異体に対 して標的を定めて抑制性である補助薬物と、 を包含する薬物の組合せ品。 30 .前記第1薬物が病原性微生物の蛋白の活性を抑制し、前記補助薬物が前記抵 抗力授与突然変異の部位での前記病原性微生物の蛋白の第1世代の薬物抵抗力の ある突然変異体の活性を抑制してなる、請求項29に記載した薬物の組合せ品。 31 .前記第1薬物がHIV蛋白の活性を抑制し、前記補助薬物が前記抵抗力授与 突然変異の部位でのHIV蛋白の第1世代の薬物抵抗力のある突然変異体の活性 を抑制してなる、請求項29に記載した薬物の組合せ品。 32 .前記第1薬物がHIVプロテアーゼの活性を抑制し、前記補助薬物が前記抵 抗力授与突然変異の部位でのHIVプロテアーゼの第1世代の薬物抵抗力のある 突然変異体の活性を抑制してなる、請求項29に記載した薬物の組合せ品。 33 .前記第1薬物と前記補助薬物との少なくとも1つが無作為化されたペプチド 又はヌクレオチドを包含してなる、請求項29に記載した薬物の組合せ品。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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),AP(KE,MW,SD,SZ,UG), AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB ,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TT, UA,UG,US,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)各々がプロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒される生物 活性を有する第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として調合される、プロテア ーゼの突然変異体のライブラリーを薬物の存在の下で調合するステップと、 (b)前記第2蛋白の生物活性を分析することによって前記ライブラリーか ら薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体のプロテアーゼをガラス器具内で分離 するステップと、 (c)このように分離された突然変異体のプロテアーゼを同定するステップ と、 を包含してなる、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のまま に発現されるプロテアーゼである、被標的となっている薬物に応答して生体内に 出現し得る第1蛋白の別個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体をガラス器 具内で決定する方法。 2.前記プロテアーゼの突然変異体のライブラリーが、少なくとも1つのアミノ 酸置換分最初のプロテアーゼから相違する各突然変異体を包含してなる、請求項 1に記載した方法。 3.前記プロテアーゼの突然変異体のライブラリーが、少なくとも1つの、しか も3つ以下のアミノ酸置換分最初のプロテアーゼから相違する各突然変異体を包 含してなる、請求項2に記載した方法。 4.前記プロテアーゼの突然変異体のライブラリーが、少なくとも1つの、しか も2つ以下のアミノ酸置換分最初のプロテアーゼから相違する各突然変異体を 包含してなる、請求項2に記載した方法。 5.前記プロテアーゼの突然変異体のライブラリーが単一のアミノ酸置換分最初 のプロテアーゼから相違する各突然変異体を包含してなる、請求項2に記載した 方法。 6.前記プロテアーゼがHIVプロテアーゼである、請求項1に記載した方法。 7.前記第2蛋白が逆トランスクリプターゼである、請求項6に記載した方法。 8.プロテアーゼの突然変異体を包含する各蛋白重合体が、自然に発生している 蛋白重合体の中に発見されるのと同一の、蛋白重合体から第2蛋白を開裂するの に必要な、開裂部位の数とタイプとを有してなる、請求項1に記載した方法。 9.プロテアーゼの突然変異体を包含する前記蛋白重合体が、対応するヌクレオ チド連鎖の異形発現によって調合されてなる、請求項1に記載した方法。 10.(a)プロテアーゼの野性種の形態による蛋白重合体の開裂によって触媒さ れる生物活性を有する第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として調合されるプ ロテアーゼの突然変異体の形態又は野性種の形態を第1薬物の存在の下で調合す るステップと、 (b)前記第2蛋白に対する生物活性の存在が、テストされるプロテアーゼ の突然変異体の形態又は野性種の形態に対する第1薬物の効目のなさを示してな る、前記第2蛋白に対する生物活性の存在を分析するステップと、 を包含してなる、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のまま に発現されるプロテアーゼである第1蛋白の突然変異体の形態又は野性種の形態 に対する第1薬物の効力をガラス器具内で評価する方法。 11.(a)(i)各々がプロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒され る生物活性を有する第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として調合される、少 なくとも1つのアミノ酸置換分最初のプロテアーゼから相違してなるプロテアー ゼの第1世代の突然変異体の全てのライブラリーを第1薬物の存在の下で調合す るステップと、 (ii)前記第2蛋白の生物活性を分析することにより前記ライブラ リーから薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体のプロテアーゼをガラス器具内 で分離するステップと、 (iii)前記で分離されて同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異 体が同定されることがないものとして同定される全ての突然変異体のプロテアー ゼは、別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を表わすものと して、前記で分離された各突然変異体のプロテアーゼを同定するステップと、 (iv)前記で同定された別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活 性の突然変異体の数を計数するステップと、 を包含してなる、第1薬物に対する抵抗力を表示する、前記第2蛋白を 随伴する蛋白重合体の部分として自然のままに発現されるプロテアーゼである第 1蛋白の別個の第1世代の生物活性の突然変異体の数をガラス器具内で決定する ことと、 (b)相対的な生体内での効力が既に判明している他の薬物から得られてい る標準と前記の突然変異体の数とを比較することと、 をステップとして包含してなり、 前記第1薬物に対する抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活性の突然 変異体の数が前記の他の薬物に対する抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活 性の突然変異体の数より少ない場合に前記第1薬物は相対的に前記他の薬物より 大きな究極の臨床上の効力を有するものと予測されてなる、 前記第1蛋白に対する第1薬物の究極の臨床上の効力の評価方法。 12.(a)プロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒される生物活性を 有する第2蛋白と、プロテアーゼの生物非活性の突然変異体の形態と、該第2蛋 白を活性化する方法でプロテアーゼの生物活性の形態又は野性種の形態による1 つ以上の開裂可能な部位とを包含する突然変異体の蛋白重合体を調合するステッ プと、 (b)第1薬物を前記突然変異体の蛋白重合体に加えるステップと、 (c)ステップ(b)の後で、プロテアーゼの生物活性の形態又は野性種の 形態を前記突然変異体の蛋白重合体に加えるステップと、 (d)ステップ(c)の後での前記第2蛋白に対する生物活性の存在が、テ ストされるプロテアーゼの生物活性の突然変異体の形態又は野性種の形態に対す る第1薬物の効目のなさを示してなる前記第2蛋白に対する生物活性の存在を分 析するステップと、 を包含してなる、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のま まに発現されるプロテアーゼである第1蛋白の生物活性の突然変異体の形態又は 野性種の形態に対する第1薬物の効力をガラス器具内で評価する方法。 13.(a)プロテアーゼによる蛋白重合体の開裂によって触媒される生物活性を 有 する第2蛋白と、プロテアーゼの生物非活性の突然変異体の形態と、該第2蛋白 を活性化する方法でプロテアーゼの生物活性の形態又は野性種の形態による1つ 以上の開裂可能な部位とを包含する突然変異体の蛋白重合体と、 (b)効果的な薬物の存在しない中で突然変異体の蛋白重合体と組み合わさ れる時に前記第2蛋白を活性化させる方法によって突然変異体の蛋白重合体を開 裂させるプロテアーゼの生物活性の突然変異体の形態又は野性種の形態と、 (c)前記第2蛋白に対する生物活性の存在を検出する手段と、 を備える、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のままに発現 されるプロテアーゼである第1蛋白の生物活性の突然変異体の形態又は野性種の 形態に対する薬物の効力をガラス器具内で評価するためのキット。 14.(a)プロテアーゼの生物非活性の突然変異体の形態と、プロテアーゼによ る蛋白重合体の開裂によって触媒される生物活性を有する第2蛋白と、該第2蛋 白を活性化する方法を使用してのプロテアーゼの活性な形態による1つ以上の開 裂可能な部位とを包含する突然変異体の蛋白重合体と、 (b)前記第2蛋白に対する生物活性の存在を検出する手段と、 を備える、前記第2蛋白を随伴する蛋白重合体の部分として自然のままに発現 されるタイプのプロテアーゼの分析。 15.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白から相違する突然変異体 の蛋白を暗号化するヌクレオチド連鎖のライブラリーを調合するステップと、 (b)突然変異体のライブラリーを調合するために異形発現による前記ヌク レ オチド連鎖のライブラリーを発現させるステップと、 (c)前記突然変異体のライブラリーから薬物抵抗力のある生物活性の突然 変異の形態をガラス器具内で分離するステップと、 (d)前記で分離されて同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異体が同定さ れることがないものとして同定される全ての突然変異体の蛋白は、薬物に応答し て生体内に出現し得る別個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を表わする ものとして前記で分離された突然変異体の蛋白を同定するステップと、 を包含してなる、被標的とされる薬物に応答して生体内に出現し得る蛋白の別 個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体をガラス器具内で予測する方法。 16.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白から相違する突然変異体 の蛋白を暗号化する分離されたヌクレオチド連鎖のライブラリーを合成するステ ップと、 (b)突然変異体の蛋白のライブラリーを調合するために前記分離されたヌ クレオチド連鎖のライブラリーを発現させるステップと、 (c)前記突然変異体のライブラリーから薬物抵抗力のある生物活性の突然 変異体の蛋白をガラス器具内で分離するステップと、 (d)前記で分離されて同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異体が同定さ れることがないもきとして同定される全ての突然変異体の蛋白は、薬物に応答し て生体内に出現し得る別個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体を表わすも のとして前記で分離された突然変異体の蛋白を同定するステップと、 を包含してなる、被標的とされる薬物に応答して生体内に出現し得る蛋白の別 個の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体をガラス器具内で予測する方法。 17.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白又は該蛋白の区域から相 違する全ての蛋白を包含する蛋白の突然変異体のライブラリーを生産するステッ プと、 (b)前記ライブラリーから各薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の蛋 白をガラス器具内で分離するステップと、 (c)前記で分離されて同一アミノ酸連鎖を有する他の突然変異体が同定さ れることがないものとして同定される全ての突然変異体の蛋白は、薬物に応答し て生体内に出現し得る別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体 を表わすものとして前記で分離された各突然変異体の蛋白を同定するステップと 、 を包含してなる、被標的とされる薬物に応答して生体内に出現し得る蛋白の別 個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の各々をガラス器具内で 予測する方法。 18.(a)第1薬物に抵抗力を表示する蛋白の別個の第1世代の生物活性の突然 変異体の数をガラス器具内で決定するステップと、 (b)相対的な生体内での効力が既に判明している他の薬物から得られた標 準と前記数とを比較するステップと、 を包含してなり、 前記第1薬物に抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活性の突然変異体の数 が前記他の薬物に抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活性の突然変異体の数 より少ない場合には前記第1薬物は相対的に前記他の薬物よりもより大きな究極 の臨床上での効力を有するものと予測され得てなる、 蛋白の活性を抑制する第1薬物の究極の臨床上での効力を評価する方法。 19.(a)単一の蛋白に対して標的を定めた2つ以上の異なったそれぞれの薬物 の各々に抵抗力を表示する別個の第1世代の生物活性の突然変異体の相対数をガ ラス器具内で実質的に一致している条件の下に決定するステップと、 (b)前記のような突然変異体の数の最小のものを引き出す薬物が最大の究 極の臨床上での効力を有するものと決定されるものとして相対数を比較するステ ップと、 を包含してなる、単一の蛋白に対して標的を定めた2つ以上の異なった薬物の 相対的な究極の臨床上での効力を先験的に比較する方法。 20.(a)第1薬物に応答して起こり得る、制約された数の抵抗力授与突然変異 を包含する、蛋白の別個の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の突然変異体の 形態の各々の正体をガラス器具内で決定するステップと、 (b)前記第1薬物と、前記蛋白の第1世代の薬物抵抗力のある生物活性の 突然変異体の形態の全てに対して効果的な1つ以上の補助薬物との組合せ品が所 謂効果的な薬物の組合せ品を構成してなる該1つ以上の補助薬物の正体をガラス 器具内で決定するステップと、 を包含してなる、薬物抵抗力の蛋白による展開がないように、蛋白に対して効 果的である薬物の組合せ品を同定するステップ。 21.(a)第1薬物に応答して生体内に起こり得る蛋白の抵抗力授与突然変異の 正体をガラス器具内で決定するステップと、 (b)前記抵抗力授与突然変異を包含する突然変異体の蛋白に対して効果的 で該抵抗力授与突然変異の部位で該突然変異体の蛋白と相互作用を有する補助薬 物の正体をガラス器具内で決定するステップと、 を包含する、 前記第1薬物と1つ以上の前記補助薬物との組合せ品が薬物組合せ品を構成して なる、 蛋白に対抗して使用するための前記薬物組合せ品を同定する方法。 22.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白又は該蛋白の区域から相 違する蛋白全部を包含する蛋白の第1世代の突然変異体のライブラリーを生産す るステップと、 (b)前記突然変異体のどれが生物活性を有するのかを決定するステップと 、 (c)1つの薬物が1つの第1世代の生物活性の突然変異体に対して効果的 であることが同定されるまで前記ライブラリーの中の生物活性の複数の突然変異 体に対してガラス器具内で将来の薬物をテストするステップと、 を包含してなる、最初の蛋白の第1世代の生物活性の1つの突然変異体に対し て効果的な薬物を同定する方法。 23.(a)少なくとも1つのアミノ酸置換分最初の蛋白又は該蛋白の区域から相 違する蛋白全てを包含する蛋白の第1世代の突然変異体のライブラリーを生産す るステップと、 (b)前記突然変異体のどれが生物活性を有するのかを決定するステップと 、 (c)無作為化されたペプチド又はヌクレオチドを発生させるステップと、 (d)前記ライブラリーの中の生物活性の突然変異体に対するガラス器具内 での前記無作為化されたペプチド又はヌクレオチドの効力をテストするステップ と、 (e)1つの無作為化されたペプチド又はヌクレオチドが1つの第1世代の 生物活性の突然変異体に対して効果的であることが同定されるまで(c)と(d )とのステップを繰り返すステップと、 を包含してなる、最初の蛋白の第1世代の生物活性の突然変異体に対して効果 的な1つの無作為化されたペプチド又はヌクレオチドを同定する方法。
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