JPH11502407A - Toxins mediated by co-dominance - Google Patents

Toxins mediated by co-dominance

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JPH11502407A
JPH11502407A JP8526307A JP52630796A JPH11502407A JP H11502407 A JPH11502407 A JP H11502407A JP 8526307 A JP8526307 A JP 8526307A JP 52630796 A JP52630796 A JP 52630796A JP H11502407 A JPH11502407 A JP H11502407A
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バーシヤブスキ,アレクサンダー
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カリフオルニア・インステイテユート・オブ・テクノロジー
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Abstract

(57)【要約】 共優性で媒介される毒素と称される新規のクラスの治療的試薬が開示される。これらの試薬は(1)エフェクタードメイン、(2)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置される第一の共優性のシグナル部分、および(3)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置される第二の共優性のシグナル部分、を包含する。細胞内の試薬の結合によるシグナル部分を遮蔽するおよび遮蔽を除く能力ならびにシグナル部分の共優性が、以前に達成できなかった選択性を有する新規のクラスの試薬をデザインするのに活用される。 A novel class of therapeutic reagents, called co-dominantly mediated toxins, is disclosed. These reagents comprise (1) an effector domain, (2) a first codominant signal portion located proximate to the binding domain of the first protein, and (3) a proximate binding domain of the second protein. And a second co-dominant signal portion located at The ability to block and unblock signal moieties due to intracellular binding of reagents and the co-dominance of signal moieties is exploited to design new classes of reagents with selectivity previously unattainable.

Description

【発明の詳細な説明】 共優性で媒介される毒素 発明の背景 異常な細胞は、タンパク質組成を包含する多様な点でそれらの正常な祖先およ び同じ生物体の他の細胞と異なる。例えば、ウイルスに感染した細胞はウイルス 特異的なタンパク質を含有し、ある細胞タンパク質のレベルもまたウイルス感染 の結果として変えられる。それらの最初の出現部位およびそれらがコロニーを作 ることが可能である離れた部位で増殖し得る癌細胞は、遺伝子発現のパターンで それらの正常の祖先と異なる。腫瘍特異的なタンパク質のいくつかは正常なタン パク質の変えられた異形であり、そこでそれらはその突然変異が悪性の表現型の 原因のひとつであった遺伝子によりコードされる。 ウイルスゲノムは比較的少ないタンパク質をコードする。これらのタンパク質 の大部分はウイルスが感染する細胞で機能的な対照物を有するため、有効な抗ウ イルス薬は、全般に、到達されるべき最終目標のままである。外科手術単独によ り除去され得ない悪性腫瘍で、課題に従事して薬物を見出すという問題はより複 雑でさえある。なぜなら、腫瘍細胞とその正常な祖先との間の組成の差異はとら えにくくかつ質的よりはむしろ量的であり得るからである。加えて、腫瘍細胞は しばしば遺伝子的におよびタンパク質組成で不均一である。これらの困難は、大 部分の癌を治癒させる今日の治療の失敗の主な理由である。問題は必ずしも薬物 の不十分な特異性でない。癌療法で使用される細胞毒性化合物のいくつか、例え ばメトトレキセートおよびビンブラスチン(それぞれジヒドロ葉酸還元酵素およ びチューブリンに結合する)は、それらのリガンドに 高度に特異的である。問題は、ただ1個の薬物の標的が、除去されるべき細胞タ イプを十分にはっきりと明らかにしないことがあるということである。 癌療法への別のアプローチは、腫瘍細胞の表面上の標的に結合する抗体もしく は別のリガンド(例えば成長因子)への毒素の結合を必要とする。イムノトキシ ンもしくはキメラトキシンと呼ばれるこれらの薬物の腫瘍選択性は、メトトレキ セートのような小さな細胞毒性薬物のそれよりしばしば大きい。不幸なことに、 イムノトキシンが認識する表面マーカーは、標的細胞上にのみ存在するわけでは ない。さらに、このマーカーはしばしば腫瘍形成性に不可欠でないため、マーカ ーを欠くがしかしなお悪性である細胞が腫瘍中に存在しうる。これらは今日のイ ムノトキシンの限界のいくつかである。 さらに別のアプローチは、腫瘍細胞を同定しかつ選択的に破壊する免疫系の力 を増強するもしくは向け直すことである。癌の免疫療法は長くかつ真偽を確かめ られた歴史を有する。抗原呈示およびリンパ球で媒介される細胞殺害の理解の進 歩によりもたらされた、この戦略の最近の復活は、合理的かつ治癒力のある療法 の見込みを保持する。この最終目標は到達されるべきままであるため、免疫系の 理性的な操作が大部分の癌の完全かつ確実な治癒に十分であると判明するであろ うということは、なお少しも確実でない。 発明の要約 主題の発明は、危険な細胞を除去する(もしくは修飾する)ための新規のかつ 一般に適用できる一連の方法および試薬の発見に基づく。本発明は、ひとつの局 面で、共優性で媒介される毒素と称される新規のクラ スの治療的試薬に関する。これらの試薬は、(1)エフェクタードメイン、(2 )第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第一の共優性シグナル 部分、および(3)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二 の共優性シグナル部分を包含する。細胞内の試薬の結合によりシグナル部分を遮 蔽するおよび遮蔽を除く能力ならびにシグナル部分の共優性が、以前に達成でき なかった選択性を有する新規のクラスの試薬をデザインするのに活用される。 別の局面では、本発明は、第一のタンパク質および第二のタンパク質の双方を 含有することが既知である細胞の分裂を選択的に鎮めるもしくは排除する方法に 関する。この方法では、1)エフェクタードメイン、2)第一のタンパク質の結 合ドメインに近接して配置された第一の共優性デグロン、および3)第二のタン パク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性デグロンをコードする DNA構築物が提供される。当該DNA構築物は、細胞内デグロン依存性でリガ ンドで調節される毒素の発現に適切な条件下に細胞中に導入される。 図面の簡単な説明 第1図は、細胞内デグロン依存性でリガンドで調節される毒素(intracellula r degron-dependent,ligand-regulated toxinからインデリン(indelin)と命名 される)を示す図解である。タンパク質P1およびP2を発現する[P1+P2+ ]細胞を殺すがしかし他の細胞タイプすなわち[P1+P2-]、[P1-P2+] および[P1-P2-]を救うようにデザインされたインデリンは、細胞毒性のエ フェクタードメイン、ならびに、それぞれP1およびP2に結合する2個のドメ インP1*およびP2*内にもしくは近くに置かれた2個の分解シグナル(デグロ ン) d1およびd2を含有する。[P1+P2+]以外の細胞では、最低1個のインデ リンのデグロンすなわちd1および/もしくはd2が活性(妨げられない)であ り、寿命の短い、そして従って相対的に非毒性のインデリンをもたらす。対照的 に、[P1+P2+]細胞では、d1およびd2の双方がP1およびP2(それぞ れインデリンのP1*およびP2*ドメインに結合された)により遮蔽されるとみ られ、寿命の長い、そして従って毒性のインデリンをもたらす。このデザインは 、P1、P2およびインデリンが同じ区画、すなわちその中でインデリンの毒性 ドメインがその効果を発揮するもの(それはサイトゾル、核、および/もしくは 別の区画であり得る)に存することを必要とする。加えて、デグロンd1および d2は関連する区画で活性でなくてはならない。それらは同一であってもなくて もよく、このデザインはいずれかの選択と矛盾しない。 第2図は、細胞内トランスロケーションシグナル依存性でリガンドで調節され る毒素(intracellular translocation signal-dependent,ligand regulated t oxin からイントラリン(intralin)と命名される)を示す図解である。(A)[ P1+P2+]細胞を殺すがしかし他の細胞タイプすなわち[P1+P2-]、[P 1-P2+]および[P1-P2-]を救うようにデザインされたイントラリンは、 サイトゾルで毒性であるがしかし核で毒性でないエフェクタードメインならびに それぞれP1およびP2に結合する2個のドメインP1*およびP2*内にもしく は近くに置かれた2個の核局在化シグナル(NLS)を含有する融合物である。 [P1+P2+]以外の細胞では、インデリンのNLSの最低1種が活性(妨げら れない)であり、核の、そして従って非毒性のイントラリンをもたらす。対照的 に、[P1+P2+]細胞では、双方のNLSがP1お よびP2(それぞれイントラリンのP1*およびP2*ドメインに結合された)に より遮蔽されるとみられ、サイトゾルの、そして従って毒性のイントラリンをも たらす。[P1+P2+]細胞では、P1およびP2は少なくともサイトゾルに配 置されなくてはならない。(B)Aと同じであるが、しかし、イントラリンのエ フェクタードメインは核で毒性であるがしかしサイトゾルでは毒性でない。この イントラリンは、2種のサイトゾルタンパク質すなわちP1およびP2の少なく とも1種を欠く[P1+P2-]、[P1-P2+]および[P1-P2-]細胞を殺 すとみられるが、しかし、P1およびP2の双方を含有する[P1+P2+]細胞 を救うとみられる。 第3図は、ハイブリッドの共優性で媒介される毒素(codominance-mediated t oxin からコムトキシン(comtoxin)と命名される)を示す図解である。ハイブリッ ドコムトキシンは、核で活性であるがしかしサイトゾルで活性でないエフェクタ ードメイン、ドメインP1*内もしくは近くに置かれたデグロン、およびドメイ ンP2*内もしくは近くに置かれた核局在化シグナル(NLS)を含有する。P 1*およびP2*は、それぞれ細胞内タンパク質P1およびP2に結合する。図解 に記述されるように、このコムトキシンはもっぱら[P1+P2-]細胞を殺すと みられる。これはP1を含有するがしかしP2を欠く。これらの細胞では、P1 は少なくとも核に配置されなくてはならないが、一方、P2はサイトゾルタンパ ク質でなくてはならない。別の拘束は、デグロンd1は少なくとも核で活性でな くてはならないということである。[P1+P2+]細胞での実際に指摘されるコ ムトキシンの状況は、P1がサイトゾルおよび核の双方に存在すること、ならび に、デグロンd1がこれらの区画の双 方で活性であることを必要とする。P1が主として核に存在する場合、もしくは d1が核でのみ活性である場合、このコムトキシンの代謝特性は指摘されたもの と異なるとみられるが、しかしその選択性(もっぱら[P1+P2-]細胞を殺す )は同じままであるとみられる。 第4図は分裂毒素を示す図解である。このデザインで、毒性のエフェクタード メインの2個のサブドメインは、その配列が細胞内タンパク質P1の結合部位を 含有する挿入物により分離される。他のコムトキシンのP1*ドメインと異なり (第1−3図)、分裂コムトキシンのP1結合部位は、それがP1により結合さ れない限りコンホメーション的に可動性のままである比較的短い(ペプチドの大 きさの)領域であるはずである。このデザインがはたらくためには、毒性ドメイ ンのサブドメイン間の親和性がそれらの相互作用を本質的に可逆的にするのに十 分小さくあるべきである。毒素のサブドメイン間の可動性の挿入物は、細胞内タ ンパク質P1もしくはP2のいずれかの結合が活性の毒素の再構成を障害するの に十分であろうように配置されたP1およびP2の2個の結合部位もまた含有し 得る。結果として生じるコムトキシンは、もっぱらP1およびP2の双方を欠く 細胞を殺すとみられる。他の分裂毒素のデザインは別の場所で挙げられる。 発明の詳細な説明 本発明は、多細胞生物体中の危険な細胞を除去するもしくは修飾するための新 規のかつ一般に適用できる戦略の同定に基づく。この戦略の主な考えは、例えば タンパク質および核酸のような生体高分子に存する多様なシグナルにより表され る共優性の特性に基づく。論考を簡単にするため、本発明に関するタンパク質シ グナルおよびそれらの使用が例とし て使用されるであろう。当業者は、本明細書に記述される原理は、例えば核酸に 関する応用に移すことができ、そしてそうした拡張は本発明の範囲内にあること を認識するであろう。タンパク質シグナルは、分解シグナル(デグロン)および 核局在化シグナル(NLS)を包含する多様なトランスロケーションシグナルを 包含するが、しかしこれらに制限されない。NLSは、細胞のサイトゾルから核 内に輸送される能力をタンパク質に与える。 タンパク質に存在する2個のシグナルは、これらのシグナルのそれぞれが当該 タンパク質の他のシグナルと独立にかつそれによる重大な妨害なしに当該タンパ ク質に対するその影響を発揮し得る場合に、共優性と命名される。下により詳細 に記述されるように、この発明の主な考えは、共優性のシグナル部分、タンパク 質相互作用ドメインおよびエフェクタードメインの合理的かつ新規の複合が、以 前に達成されなかった選択性を有する新規のクラスの薬物の創造をもたらし得る ということである。これらの新規の製薬学的試薬は本明細書でコムトキシン(共 優性で媒介される毒素)と称され、また、特定の例が第1−4図に示される。 第1図は分解シグナルをもつコムトキシンを示す。このクラスのコムトキシン は本明細書でインデリン(細胞内デグロン依存性でリガンドで調節される毒素) と称されるであろう。「細胞タイプ」とラベルがつけられた第1図の左側の欄は 、問題の細胞中の第一のタンパク質もしくはポリペプチド(P1)または第二の タンパク質もしくはポリペプチド(P2)の非存在(P1-もしくはP2-)また は存在(P1+もしくはP2+)のいずれかを指摘する。右側の欄は、コムトキシ ンの必要とされる3個の要素のそれぞれを略図形式で示す。右側の欄に示される タイ プの融合タンパク質は、とりわけ、その融合タンパク質をコードする適切な発現 ベクターを細胞内に導入することにより細胞内に送達される。細胞内への発現ベ クターの導入の後に、コードされた融合タンパク質の転写および翻訳が続く。こ の例では、毒性ドメインは、少なくとも細胞のサイトゾルで毒性であるタンパク 質もしくはポリペプチドである。 第1図のコムトキシンのN末端ドメインは、第一の細胞内タンパク質の結合ド メイン(P1*)に近接して配置された第一のデグロン(d1)を含む。N末端 ドメインおよび毒性ドメインにより隣接されるドメインは、第二の細胞内タンパ ク質の結合ドメイン(P2*)に近接して配置された第二のデグロン(d2)を 含む。第一および第二のタンパク質は、右側の欄でそれぞれP1およびP2とし て指摘される。 第1図のコムトキシンについては、融合タンパク質の2個の二者択一の代謝的 運命が可能である。すなわち、融合タンパク質は寿命が短いか寿命が長いかのい ずれかである。融合タンパク質の寿命が長い場合、毒性ドメインを含有するコム トキシンは、細胞を殺すのに十分な時間の間細胞質に残存するであろう。融合タ ンパク質の寿命が短い場合、毒性ドメインは、コムトキシンのデグロンすなわち d1およびd2の1種もしくは双方のいずれかを認識しかつ標的とする、高度に プロセシングする(processive)ユビキチン依存性のタンパク質分解経路により分 解されるであろう。融合物の寿命が長いか短いかは、細胞のサイトゾルでのP1 もしくはP2の存在もしくは非存在に依存する。細胞にP1もP2も存在しない 場合、融合タンパク質は、妨げられない(遮蔽が除かれる)デグロンd1および d2の存在のため寿命が短い。P1もしくはP2のいずれかが存在するがしかし 双方ではない場合、融合タンパク質は、2種 の共優性デグロンのうち1種が妨げられない(遮蔽が除かれる)ままであり、か つ、コムトキシンの分解を合図するその能力を保持するであろうという事実のた め、なお寿命は短い。しかしながら、P1およびP2の双方が存在する場合、双 方のデグロン(d1およびd2)は立体的に遮蔽されるであろうし、そして、融 合タンパク質の寿命は長いであろう。かように、第1図のコムトキシンは、P1 およびP2の双方を発現する細胞を殺すが、しかしP1および/もしくはP2を 欠く細胞を救うようデザインされる。 コムトキシンのデザインの別の例が第2図に図解的に示される。「細胞タイプ 」とラベルがつけられた第2図の左側の欄は、問題の細胞中の第一のタンパク質 (P1)もしくは第二のタンパク(P2)の非存在(P1-もしくはP2-)また は存在(P1+もしくはP2+)のいずれかを指摘する。第2図のパネルAはサイ トゾル特異性の毒性ドメインをもつコムトキシン分子に関する一方、パネルBは 核特異性の毒性ドメインをもつコムトキシン分子に関する。第2図に描かれた全 てのコムトキシン分子で、細胞内シグナルドメインは核局在化シグナル(NLS )である。立体的に遮蔽されない最低1個のNLSをもつコムトキシン分子はサ イトゾルから核に輸送されるであろう。 かように、第2図のパネルAに示されたコムトキシンは、サイトゾルにP1も P2も存在しない場合、または、P1もしくはP2のいずれか(しかし双方では ない)が存在する場合に核に輸送されるであろう。このコムトキシンの毒性ドメ インはサイトゾル特異性であるため(下を参照)、その毒性効果は、コムトキシ ンがサイトゾルに保持される場合に、およびその場合にのみ、生じるであろうし 、また、これは、双方の共優 性のNLSが立体的に遮蔽される場合のみ(すなわちP1およびP2の双方がそ の細胞のサイトゾルに存在する場合のみ)起こるであろう。第2図に示されたタ イプのコムトキシンは、本明細書でイントラリン(細胞内トランスロケーション シグナル依存性でリガンドで調節される毒素)と称される。 第2図のパネルBは、イントラリンのエフェクタードメインが核で毒性である がしかしサイトゾルではそうでない逆の状況を示す(下を参照)。 このタイプのイントラリンは、P1もしくはP2またはそれらの双方を欠く細胞 を殺すとみられる。すなわち上で考察されたイントラリンのそれと反対の選択性 である(第2A図対第2B図)。実際、NLSをもつコムトキシンは、P1およ びP2の双方がサイトゾルに存在する場合に、およびその場合にのみ、その細胞 のサイトゾルに留まり、イントラリンの双方のNLSを遮蔽するとみられる(第 2B図)。かように、インデリン(デグロンをもつコムトキシン)(第1図)は もっぱらP1およびP2の双方を含有する細胞を殺す一方、その毒性ドメインが 核特異的であるイントラリン(第2B図)はもっぱらこれらの細胞を救う。予め 決められた一連のタンパク質を欠く細胞を標的とする能力は重要である。なぜな ら、癌細胞は、これらの細胞の正常の祖先に存在するある調節タンパク質(「腫 瘍サプレッサー」)を欠く(もしくは機能的に不活性なその異形を含有する)か らである。 ただ1個のP*タイプドメインをもつ第1および2図の構築物の対照物がイン デリンもしくはイントラリンとして機能し得ることに注目すべきである。しかし ながら、これらの構築物はまだコムトキシンではない (共優性の力学は1個より多いP*ドメインを必要とする)。同時に、これらの 新規構築物のリガンドで制御される毒性はコムトキシンのそれに類似であるとみ られる。かように、コムトキシンをデザインすることにおいて天然の中間体であ ることに加え、ただ1個のP*タイプドメインをもつインデリンもしくはイント ラリンは、ただ1個の細胞内標的に特異的な薬物としてもまた使用され得る。 ただ1個のP*タイプドメインをもつ本発明の条件付きの(conditional)毒素が 新規のドラッグデザインもまた代表することが強調されるべきである。それらの 選択性は1個のタンパク質標的に制限される一方、この標的は、今日のイムノト キシン(キメラトキシンともまた呼ばれる)の細胞表面で発現される標的と対照 的に、細胞内性である。本発明のただ1個のP*タイプドメインの条件付きの毒 素は、多P*タイプドメインのコムトキシンの構築での「天然の」中間体であり 、そして、ただ1個の予め決められた細胞内タンパク質を標的とすることが、与 えられた治療もしくはインビトロの哺乳動物細胞培養系での細胞毒性の細胞の選 択の最終目標に十分である条件下で、薬物としてもまた有用であるはずである。 本明細書でハイブリッドコムトキシンと称される別のタイプのコムトキシンが 第3図に図解的に示される。このタイプのコムトキシンはデグロンおよびNLS シグナル部分の双方をもつ。第3図に示されるこのクラスの最も単純なコムトキ シンは、核で毒性であるがしかしサイトゾルではそうでないエフェクタードメイ ン、ドメインP1*内もしくはその近くに置かれたデグロン、およびドメインP 2*内もしくはその近くに置かれたNLSを含有する。前のように、P1*および P2*ドメインは、 それぞれ、細胞内タンパク質P1およびP2に結合することが可能であるはずで ある。しかしながら、「純粋な」インデリンもしくはイントラリン(第1および 2図)と対照的に、この「ハイブリッド」コムトキシンは、もっぱら、核タンパ ク質P1を含有するがしかしサイトゾルタンパク質P2を欠く細胞を殺すとみら れる。というのは、そうした細胞でのみ、コムトキシンは核性(なぜならそのN LSはP2の非存在により遮蔽されない)かつ寿命が長い(なぜならそのデグロ ンはP1-P1*複合体により遮蔽される)の双方であるとみられる。 デグロンおよびNLSをもつコムトキシン(第3図)は、P1およびP2の双 方が核タンパク質である場合に[P1+P2-]細胞を他の細胞タイプと見分ける のに失敗するとみられる。第4図はその選択性の形式がとりわけこの問題に取り 組むクラスの条件付きの毒素を図解する。そのサブドメインがコンホメーション 的に可動性の挿入物により(表面のループで)分離されるただ1個のドメインの タンパク質は、(ほぼ)正常のコンホメーションを採用し得る。このコンホメー ションでは、挿入物はフォールディングしたドメインの外側に突き出ている。例 えば、76残基のタンパク質ユビキチンのインビボでのフォールディングは、ユビ キチンの2個のサブドメイン間の部位での関連のない80残基の配列の挿入により 実際に混乱されないことが示された(ジョンソン(Johnsson)とワルシャウスキ(V arshavsky)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91: 10340(1994))。「分裂」毒素の 考え(第4図)は、これらおよび類似のデータから、ならびにまた、タンパク質 の2個のサブドメイン間の挿入物のコンホメーション的可動性の程度がタンパク 質のフォールディングの動力学および平衡の局面の双方に影響を与え得るという 概念からも生じる。 とりわけ、コンホメーション的に固定した挿入物は、タンパク質のサブドメイン 間の相互作用を混乱させもしくは排除すると予測されるとみられる。 第4図の略図によると、毒性のドメインの2個のサブドメインは、細胞内タン パク質P1の結合部位(P1*)を含有する配列により分離される。他のコムト キシンのP1*ドメイン(第1−3図)と異なり、分裂コムトキシン(第4図) のP1*部位は、それがP1により結合されない限り、コンホメーション的に可 動性のままである比較的短い「ペプチドの大きさ」(約10ないし約40残基)の領 域であるはずである。第4図の構築物はP1を欠く細胞で毒性であるが、しかし P1を含有する細胞では相対的に非毒性であるとみられる。毒素のサブドメイン 間の可動性の挿入物は、細胞内タンパク質P1もしくはP2のいずれかの結合が 活性の毒素の再構成を障害するの十分であるとみられるように配置されたP1お よびP2の2個の結合部位もまた含有し得る。結果として生じるコムトキシンは 、もっぱら、P1およびP2の双方を欠く細胞を殺すとみられる。(ただ1個の P1結合部位を含有する分裂毒素は新規のデザインおよび有用な治療薬を代表す る一方、それは厳密な定義ではまだコムトキシンではないことに注目されたい。 なぜなら、共優性および多タンパク質結合部位は今までのところここで必要とさ れないからである。最も単純な「真の」分裂コムトキシンは、タンパク質P1お よびP2の最低2個のタンパク質結合部位を含有するとみられる。用語法を簡単 にするため、第4図に示される構築物は「コムトキシン」ともまた称されるであ ろう。) 分裂コムトキシンがはたらくためには、毒性ドメインのサブドメイン 間の親和性がそれらの相互作用を本質的に可逆的にするのに十分小さくあるべき である。これは、毒性ドメインのP1との遭遇前に、その不可逆的活性化を排除 するとみられる(第4図)。毒性ドメインのサブドメイン間の親和性は、必要な 場合は、ユビキチンのサブドメイン間の親和性を調整するのに使用されているも のと類似の突然変異的変更により調整され得る(ジョンソン(Johnsson)とワルシ ャウスキ(Varshavsky)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91: 10340(1994))。 分裂毒素のデザインのひとつの特定の例は、バルナーゼすなわち細菌バチルス アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)により分泌されるリボ ヌクレアーゼを利用する。バルナーゼはジスルフィド結合を欠く110残基のタン パク質である。それはタンパク質の構造およびフォールディングのモデルとして 広範囲に研究されている。とりわけ、バルナーゼの2個の断片(残基1−36およ び残基37−110)が、混合の際に再会合し、ほぼ正常な構造および熱安定性をも つ活性の酵素を形成し得ることが示されている(サンコ(Sanco)とフェルシュト( Fersht)、J.Mol.Biol.224: 741(1992))。これらの知見、ならびにバルナー ゼの三次元構造の知識、および上に引用された分裂ユビキチンの類似の研究(ジ ョンソン(Johnsson)とワルシャウスキ(Varshavsky)、Proc.Natl.Acad.Sci.U SA 91: 10340(1994))は、バルナーゼの残基36および37の間に挿入された可動性 のペプチドリンカーがバルナーゼの2個のサブドメインの会合および合体に際し てフォールディングしたバルナーゼの球体の外側に突き出るとみられることを指 摘する。 活性のバルナーゼの再構成を調整する分裂毒素のP1結合部位(第4図)とし て機能するとみられるペプチドリンカーが多様な候補配列から 選ばれ得る。例えば、予め決められた配列の状況にリン酸化されたチロシン残基 を含有する10−15残基長さの合成ペプチドが、特定のタンパク質のいわゆるSH 2ドメインと密な複合体を形成し得ることが示されている(フェルダー(Felder) ら、Mol.Cell.Biol.13: 1449(1993))。SH2ドメインは、膜貫通レセプタ ーのサイトゾルに曝される領域を包含する多様な調節タンパク質に存在する。S H2ドメインの共通の特徴は、ホスホチロシン残基を含有する配列と密な複合体 を形成するそれらの能力であり、それぞれのSH2ドメインはホスホチロシンを 含有する特定の配列モチーフを認識する。かように、バルナーゼの2個のサブド メインを連結しかつSH2を含有する特定の細胞内タンパク質に結合する比較的 短い(10−20残基)リンカー配列をもつ分裂バルナーゼを含む分裂毒素が本発明 の条件付きの分裂毒素として機能するとみられる。この毒素の活性は、SH2を 含有する細胞内タンパク質のペプチドリンカーへの結合により調整され、そのコ ンホメーション(結合されたSH2ドメインの非存在下に可動性であり、その存 在下に比較的固定している)が、活性のバルナーゼの再構成の効率およびこれ故 にバルナーゼに基づくこの分裂毒素の全体の活性を決定するとみられる。 より複雑な分裂コムトキシンは、例えば、P1およびP2の双方が核タンパク 質である場合でさえ[P1+P2-]細胞を他の細胞タイプと区別するようデザイ ンされ得る。P1結合性の、分裂毒素のエフェクタードメイン(第4図)に加え 、このコムトキシンは、条件付きでないNLS、P2*ドメインすなわち核タン パク質P2のリガンド、および、P2とP2*との間の複合体により遮蔽され得 る隣接したデグロンもまたもっとみられる。この分裂コムトキシンは、もっぱら 、核タンパク質P 2を含有するがしかし核タンパク質P1を欠く細胞を殺すとみられる。というの は、そうした細胞でのみ、コムトキシンの寿命が長く(なぜならデグロンはP2 -P2*複合体により遮蔽される)かつ活性の毒性ドメインをもつ(なぜなら毒性 ドメインのサブドメインの間のP1*を含有する挿入物は、P1により結合され ず、そして従って可動性のままである)とみられるからである。これらのデザイ ンのサイトゾル特異的な異形もまた可能である。他のポリマー、例えばRNAも またリガンド結合ドメイン中にフォールディングし得、かつ、デグロンのような シグナルをもち得るため、核酸に基づくコムトキシンもまた実行可能であるはず である。 コムトキシンの特定の例を論考したので、それらの要素をより完全に論考する ことが重要である。好ましい態様において、コムトキシンは、最低3要素すなわ ち(1)エフェクタードメイン、(2)第一の細胞内タンパク質の結合ドメイン に近接して配置された第一の共優性細胞内シグナル部分、および(3)第二の細 胞内タンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性細胞内シグナ ル部分、を包含するアミノ酸コポリマー(例えば融合タンパク質)である。第一 のおよび第二の細胞内タンパク質が異なるという厳密な必要条件は存在しない。 加えて、この文脈で使用される場合、「細胞内タンパク質」という用語は、細胞 内のペプチドおよびポリペプチドもまた包含すると理解されるべきである。以前 に論考されたように、コムトキシンのインビボの半減期および/もしくは細胞内 の局在に影響することによりコムトキシンの選択性を決定するのは、第一のもし くは第二の共優性細胞内シグナル部分に近接して配置されたそれらの結合部位へ の第一もしくは第二のタンパク質の 結合である。 コムトキシンは、予め決められた配列の同一性を有するアミノ酸コポリマーを 産生する既知の方法のいずれかにより産生され得る。しかしながら、コムトキシ ンを構築しそして産生する好ましい方法は組み換えDNA技術を採用する。そう した慣習的技術の使用により、必要とされるコムトキシン要素をコードするDN Aが生物学的起源(1種もしくは複数)から単離され、そして部位特異的変異誘 発法のような技術を使用して必要なように修飾される。 好ましくは、必要とされる機能を与えるアミノ酸区分(例えば、ペプチド、ポ リペプチドもしくはタンパク質)をコードするのに必要とされる最小の数のヌク レオチドが採用される。コムトキシン分子の必要とされる要素のそれぞれは容易 にアッセイ可能であるため、機能的なコムトキシン要素をコードするであろうD NA断片の最小の長さを決定することはルーチンの実験の問題である。結果とし て生じるDNA断片は、標準的な組み換えDNA技術を使用して一緒に連結され 、必要とされるコムトキシン要素の全てを含む融合タンパク質に翻訳される読み 取り枠を生じる。過去10年にわたり、多くのアミノ酸配列が、ドメイン間のリン カー、すなわち、血流、細胞間空隙および細胞内部に存在するエンドプロテアー ゼに比較的抵抗性のポリペプチド鎖の親水性かつ可動性の区分を形成する配列と して使用可能であることが示されている。適するリンカーのとりわけ広範囲の収 集物は、一本鎖抗体のデザインから出現し、その中でリンカー配列はL鎖の抗原 結合ドメインを類似のH鎖ドメインに連結する。 上に記述されたように調製された読み取り枠は、転写プロモーターお よび発現に必要とされる他の配列を包含するDNA発現ベクター中に挿入される 。多くの入手可能な選択可能なもののなかからの発現ベクターの選択は、主に、 発現が所望される細胞タイプに依存する。下でより十分に論考されるように、真 核生物の発現ベクターが多くの応用に好ましい。 あるいは、コムトキシンは、細菌(例えば大腸菌(E.coli))中で原核生物の 発現ベクターの仲介によりそれを発現し、結果として生じる過剰発現されたタン パク質を精製し、そして精製されたタンパク質を標的細胞と直接接触させること によってもまた産生され得る。この様式で使用のために産生される場合、コムト キシンは、細胞のサイトゾル中へのそのトランスロケーションを可能にする付加 的なドメインもまたもつはずである。(明瞭さの目的のために、「細胞質」とい う用語はその核の外側の細胞の内部を示し、一方、「サイトゾル」は細胞質中に 存する、膜に囲まれた他の区画の外側の細胞質の環境であることが言及される。 )例えば完全なリシン、完全なシュードモナス属(Pseudomonas)の外毒素Aおよ び完全なジフテリア毒素のような多様な天然の毒素に存在するこうした「トラン スロケーション」ドメインの使用は、従来技術で幅広く報告される。典型的には 、そうした報告は慣習的な今日のキメラトキシンに関する(ヴィテッタ(Vitetta )ら、Imm.Today 14: 252(1993)、パスタン(Pastan)ら、Annu.Rev.Biochem.6 1: 331(1992))。現在のキメラトキシンと本発明のコムトキシンとの間の基礎的 な質的な差異は、(1)現在のキメラトキシンは表面マーカーを認識することが 可能であるがしかし細胞内のものは可能でない、および(2)現在のキメラトキ シンは、原則として、コムトキシンの特徴である多標的の組み合わせの 選択性を許さない、である。 エフェクタードメインは、そのエフェクターが予め決められた細胞内の位置に 送達される場合に、特定の効果(例えば、細胞死もしくはその最終分化を引き起 こすこと)を発揮することが可能であるタンパク質もしくはポリペプチドである 。かように、コムトキシンのエフェクタードメインは、細胞に送達された場合に 毒素として作用するタンパク質もしくはポリペプチドに由来し得る。例えばリシ ンのA鎖(および類似の植物毒素)、シュードモナス属(Pseudomonas)の外毒素 の毒性ドメインおよびジフテリア毒素の毒性ドメインを包含する多くのそうした 毒素が当該技術分野で既知である。以前に論考されたように、ある毒性タンパク 質もしくはポリペプチドの細胞内の区画特異性が、その基質がサイトゾルに配置 されるがしかし核にされないコムトキシンの選択性を変えるためにコムトキシン のデザインと共に活用され得る。そうしたタンパク質もしくはポリペプチドは、 例えばジフテリア毒素およびシュードモナス属(Pseudomonas)の外毒素Aを包含 し、その双方ともADPをリボシル化する(およびそれにより不活性化する)延 長因子2(EF2)によりタンパク質合成を阻害する。EF2の大部分はサイト ゾル性であるため、シュードモナス(Pseudomonas)タイプの毒性ドメインを含有 するコムトキシンのサイトゾルから核へのトランスロケーションは、毒素をその 基質から物理的に分離するとみられる。 エフェクタードメインは、予め決められた細胞の位置へのその導入が細胞死を 引き起こすとみられるいずれかのタンパク質もしくはポリペプチドに由来し得る 。例えば、デオキシリボヌクレアーゼは、標的細胞の核内(しかしサイトゾル中 でない)に導入される場合に毒性のエフェク タードメインとして作用するとみられる。実際、EcoRIがインビボ(酵母サッカ ロミセス セレビシエ(Saccaromyces cerevisiae)中)で核DNAを切断し、細 胞を殺すことが示されている(バーンズ(Barnes)とライン(Rine)、Proc.Natl. Acad.Sci.USA 82: 1353(1985))。その基質がサイトゾルおよび核の双方に存 在する毒性ドメインの例は、リシンのA鎖に加え、RNアーゼAおよびバルナー ゼのようなリボヌクレアーゼを包含する。これらは慣習的なキメラトキシンを産 生するのに使用されている(リバク(Rybak)ら、J.Biol.Chem.266: 21202(199 1)、プライアー(Prior)ら、Cell 64: 1017(1991))。 治療の最終目標は危険な細胞を無害にすることであるため、一連の有用なエフ ェクターは細胞毒性タンパク質に限られない。この一連のものは、例えば、細胞 でのその存在が増殖停止および最終分化をもたらす転写因子を包含する(ヴァイ ントラウプ(Weintraub)、Cell 75: 1241(1993))。とりわけ、非筋肉細胞のMy oDもしくはミオゲニンのような筋肉特異的転写因子の発現は、それらが筋肉様 細胞に分化することを引き起こす。正常の条件下では、これらのタンパク質は筋 肉でのみかつ適切な時期にのみ発現される。そのエフェクタードメインがMyo D、ミオゲニンもしくは類似の転写因子に基づくコムトキシンは、標的細胞の最 終分化を引き起こすことが可能であるはずであるが、しかし薬物を投与されてい る他の細胞は可能でない。 共優性細胞内シグナルに関しては、多様なそうしたシグナルが文献に記述され ている。例えば、短いインビボの半減期は、はっきりした分解シグナルすなわち デグロンの1種もしくはそれ以上によりタンパク質に与えられ得る(ワルシャウ スキ(Varshavsky)、Cell 64: 13(1992)、ヘ ルシュコ(Hershko)とシエシャノヴァー(Ciechanover)、Ann.Rev.Biochem.61: 761(1992))。最もよく理解される細胞内分解シグナルはN-デグロンと呼ばれ る(ワルシャウスキ(Varshavsky)、Cell 64: 13(1991))。このシグナルは、タ ンパク質基質の不安定化するN末端残基および内部のリシン(1個もしくは複数 )を含む。異なる不安定化残基をもつN-デグロンの性向は、N-末端則と称され 、すなわちタンパク質のインビボの半減期とそのN末端残基の同一性との間の関 連である。N末端則の基質のリシン残基は多ユビキチン鎖の形成部位であり、こ れは基質の分解に必要とされる。 ユビキチンは、他のタンパク質へのその共有結合が主にタンパク質分解を伴う 経路により多数の過程で役割を演じるタンパク質である。N末端則の基質の認識 は、その成分がユビキチン結合性の酵素(細胞のいくつかのそうした酵素のひと つ)およびN-レコグニンもしくはE3と呼ばれるタンパク質を包含する、標的 を定める複合体により媒介される。標的を定められた、多ユビキチン化された基 質は、26Sプロテアソームすなわち多触媒、多サブユニットのプロテアーゼによ り、プロセシング様に分解される。N末端則、ユビキチン融合物および関連する 技術の局面は、米国特許第5,132,213号、同第5,212,058号、同第5,122,463号、 同第5,093,242号および同第5,196,321号を包含する、ワルシャウスキ(Varshavsk y)らに譲渡された多数の米国特許の主題であり、その明細は引用により本明細書 に組み込まれる。 アルギニンのような強く不安定化するN末端残基をもつタンパク質のインビボ の半減期は1分と同じくらい短くなり得る一方、バリンのような安定化するN末 端残基をもつ同一に発現されかつその他の点で同一な タンパク質は20時間を超える半減期を有し、細胞中のこれらのタンパク質の定常 状態の濃度の間で1,000倍より大きな差異をもたらす。ユビキチン依存性のタン パク質分解系(N末端則経路を含む)は26Sプロテアソームの多くの成分を共有 する。これらの系の間の差異は標的を定めるそれらの別個の複合体を包含し、そ のレコグニンはN-デグロン以外の分解シグナルに結合する。N-デグロンに加え 、分解シグナルとして機能しかつ他のタンパク質に移植可能であるアミノ酸配列 は、例えば、サイクリンと呼ばれる寿命の短いタンパク質の「破壊ボックス」( グロツァー(Glotzer)ら、Nature 349: 132(1991)、シエシャノヴァー(Ciechanov er)、Cell 79: 13(1994))およびS.セレビシエ(S.cerevisiae)の寿命の短い 転写調節体であるMatα2の2個の特定領域(ホーホシュトラサー(Hochstras ser)とワルシャウスキ(Varshavsky)、Cell 61: 697(1990))を包含する。 共優性の特性は分解シグナルに限られない。デグロンについて上で考察された ものと類似の理由から、膜で囲まれた区画に入る能力をタンパク質に与えるシグ ナル(シャッツ(Schatz)、Protein Sci.2: 141(1993)、オズボーン(Osborne)と シルヴァー(Silver)、Annu.Rev.Biochem.62: 219(1993)、およびディングウ ォール(Dingwall)とラスキ(Lasky)、Trends Biochem.Sci.16: 478(1991))は 、それらが同じタンパク質の空間的に別個の領域に存在する場合には相互に独立 に機能するであろう。本明細書の論考は核局在化シグナル(NLS)に限られる が、しかし他の自律的シグナル、とりわけ他のトランスロケーションシグナルを もつコムトキシンにもまた関連する。 約60kDaより小さなタンパク質は核孔を通って拡散することにより核 に入り得るが、しかしより大きなタンパク質の孔で媒介される輸送は、核トラン スロケーション系の成分に接近可能な最低1種のNLSの存在を必要とする。N LSはリシンおよびアルギニンの豊富な短い配列(10−20残基)であり、標的タ ンパク質でのそれらの立体的な接近可能性は、核トランスロケーションシグナル としてのそれらの活性に十分であるようである。NLSをもつ多くのタンパク質 はサイトゾルでのそれらの合成後すぐに核に入るが、しかし若干のタンパク質の 輸送は構造性でない。それらのNLSは、しばしば、立体的に遮蔽されたNLS の遮蔽を除くことにより「活性化」されなくてはならない。コムトキシンの概念 に関連する一例は、哺乳動物タンパク質p110、すなわち転写因子NF-κB のp50サブユニットのNLSを含有する前駆体である。p110はサイトゾル に存続することが示されている。なぜなら、p110のC末端半分の領域は同じ タンパク質のN末端半分(p50領域)に配置されたNLSを立体的に遮蔽する からである。対照的に、p110のタンパク質分解性プロセシングの産物である タンパク質p50は、活性の(妨げられない)NLSをもち、そして核内に輸送 される。転写因子のNF-κBファミリーでのNLSの遮蔽による核の取り込み の微妙かつ正確な調節の他の例もまた記述されている(リオウ(Liou)とボルティ モア(Baltimore)、Curr.Op.Cell Biol.5: 477(1993)、ヘンケル(Henkel)ら、 Cell 68: 1121(1992)、およびベグ(Beg)とボルドウィン(Baldwin)、Genes Dev. 7: 2064(1993))。 本発明の概念は、コムトキシンと命名された新規のクラスの試薬を産生するの に生体高分子のシグナルの共優性の特性を利用することに基づく。コムトキシン の機能は、コムトキシンの代謝安定性(インビボの半 減期)もしくはその細胞内の位置(例えば、サイトゾル対核)のいずれかが標的 細胞のそれらのタンパク質リガンドによるコムトキシンの結合ドメイン(この論 考ではP*タイプドメインと称される)(第1−3図を参照)の占有に依存する という事実に基づく。コムトキシンのひとつの重要な特徴であるこの依存性は、 タンパク質のシグナル部分はシグナル部分に特異的な標的を定める大きな(タン パク質の大きさの)複合体により認識されるタンパク質表面の別個の領域である という事実により可能にされる。標的を定める複合体の物理的な嵩高さ、および タンパク質表面上のシグナル部分により占有される比較的大きな領域を考えると 、近くに結合された別のタンパク質球体によるタンパク質のシグナル部分の部分 的な妨害(立体的遮蔽)でさえ、標的を定めるそれぞれの複合体によるシグナル 部分の生産的な結合を防止するのに十分であるとみられる。 かように、コムトキシンのP*タイプドメインの例えばデグロンもしくはNL Sのような選ばれたシグナル部分に隣接した配置は、細胞内タンパク質リガンド のコムトキシンのP*タイプドメインへの結合に際し、シグナル部分の立体的遮 蔽を可能にする(第1−3図)。「隣接する」もしくは「近接する」という用語 により包含される距離の範囲をはっきりとかつ前もって記述することは可能でな い一方、上の考察は、遮蔽可能なシグナル部分およびP*タイプドメインの適す る相互の配置がそれぞれの特定のコムトキシンのデザインについて相対的に非常 に多いであろうことを指摘する。従って、タンパク質結合ドメインがシグナルド メインから変化する距離に配置された融合タンパク質を合成することはルーチン の実験の問題となるであろう。細胞内シグナルドメインの機能が アッセイされ得る容易さを考えると、多数のそうした融合タンパク質は、同時に 、タンパク質の結合がシグナルドメインの機能を妨害する程度を決定するために アッセイされ得る。立体的遮蔽による細胞内シグナルドメインのこの障害もしく は不活性化は、コムトキシン分子の細胞内の運命の変更をもたらす。 コムトキシンのP*タイプドメインは、特異的な、予め決められた細胞内リガ ンド(例えば特定の細胞内タンパク質P1、P2、など)に結合するよう選択さ れる。理想的には、一連のコムトキシンの細胞内リガンド、すなわち除去される べき細胞タイプを定義する一群は、標的とされた細胞集団により産生されるタン パク質の詳細な調査を実施することにより選ばれるべきである。特定の細胞タイ プ、とりわけ正常のおよび腫瘍由来のヒト細胞のタンパク質組成が決定されてい る(例えば、ホール(Hall)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90: 1927(1993)) が、しかし、これまで集められた情報は大部分の細胞タイプについて不完全であ る。従って、有用な戦略は、標的細胞で過剰産生されるかもしくはそれらに存在 しないかのいずれかであることがすでに既知である一連の細胞内タンパク質から リガンドを選ぶことである。後者のタンパク質は大部分(必ずしも全てでない) の非標的細胞に存在すべきである。 おそらくは細胞の悪性の表現型に寄与する遺伝子増幅の結果としての腫瘍抑制 タンパク質(この細胞の正常の祖先で発現される)の野生型の異形を欠きかつ別 のタンパク質を過剰産生する腫瘍細胞を考えよ。例えば、多くの(しかし全てで はない)ヒト乳癌は、腫瘍抑制タンパク質p53を欠くかもしくはその機能的に 不活性な変異体を含有する。さらに、これらの腫瘍の多くはタンパク質c-My cを(いくつかの他のタンパ ク質に加えて)過剰産生する。P1タンパク質を含有するがしかしP2タンパク 質を欠く細胞をもっぱら殺すコムトキシンは、そうした設定に必須の選択性を有 する。このコムトキシンのP1*ドメインはc-Mycに結合するとみられる一方 、このコムトキシンのP2*ドメインは野生型p53に結合するとみられる(し かし所定の癌でその突然変異の変異体には結合しない)。このコムトキシンの非 選択的細胞内送達でさえ、Mycを過剰発現する、p53を欠く癌細胞を殺すと みられるが、しかし、当該生物体の全部でない場合は大部分の他の細胞を救うと みられる。なぜなら、正常細胞はp53を含有し、例えあるとしても若干のp5 3を欠く正常の細胞タイプはc-Mycを過剰産生するとは思われないからであ る。さらに、このコムトキシンの選択性は、必要な場合は、標的細胞の記述を鋭 くするよう選ばれる第三の細胞内タンパク質すなわちP3に結合する、デグロン もしくはNLSを含有するP3*ドメインをそれに添加することにより、さらに 増大され得る。 この例は、他の抗腫瘍コムトキシンでもまた使用され得る戦略を例証する。詳 細に分析されている症例では、癌細胞は、少なくとも以下の特色、すなわち、祖 先の細胞で発現されるあるタンパク質の非存在(もしくは低下した産生)、正常 に発現されるタンパク質の突然変異の変異体の存在、および、祖先の細胞で発現 されなかった(もしくは弱く発現された)野生型もしくは突然変異のタンパク質 のいずれかの過剰産生、の組み合わせにより、それらの正常な祖先と異なること が見出された。かように、特定の癌に対する、特定のウイルスにより感染された 細胞に対する、そして他の所望されない細胞にもまた対するコムトキシンのデザ インのための細胞内リガンドの至適な一群を選択することが可能である はずである。後者の例は、アテローム硬化性斑を形成する細胞および新生血管内 皮細胞であり、それらの選択的切除は転移性腫瘍への血液供給を遮断するとみら れる。 P*タイプドメインと称されるタンパク質結合部位の選択では、ただ1個のコ ムトキシン分子中のP*タイプドメインのホモダイマー化が所望されないことが 認識されるべきである。なぜならそれはコムトキシンの機能を妨害するとみられ るためである。かように、P*タイプドメインは、高親和性のホモダイマーを形 成しない一方でその細胞内のパートナー(P1*タイプタンパク質)とヘテロダ イマーを形成することが可能なはずである。代替のP*タイプドメインの例は、 (1)P1タイプタンパク質の天然のタンパク質リガンド、(2)P1タイプタ ンパク質に対する親和性を保持する天然のリガンドのペプチドの大きさの断片、 (3)P1タイプタンパク質に特異的である一本鎖抗体もしくは同物の断片、お よび(4)P1タイプタンパク質の非ペプチド性の低Mrのリガンド、を包含す る。この後者の可能性は直接送達される(発現ベクターの仲介により送達される コムトキシンと区別されるような)コムトキシンに限られる。 上の項目(3)に記載される一本鎖抗体は従来技術に記述される(例えば、ウ イットロウ(Whitlow)とフィルプラ(Filpula)、Methods 2: 97(1991)、ヴィテッ タ(Vitetta)ら、Imm.Today 14: 252(1993)およびパスタン(Pastan)ら、Annu.R eview Biochem.61: 331(1992)を参照)。このクラスのP*タイプドメインは、 腫瘍形成性の染色体のトランスロケーションにより産生される腫瘍特異的融合タ ンパク質の連結領域に対する一本鎖抗体を包含する。これらの突然変異タンパク 質は、腫瘍細胞 の系統の進化の初期に生じ、悪性の表現型に必要とされるようであり、そして従 ってとりわけ適切なクラスのP1タイプタンパク質である。 特定のタンパク質もしくはタンパク質の特定の領域に対する一本鎖抗体の構築 は、第一に、必須の特異性をもつモノクローナル抗体の産生、および、第二に、 このモノクローナル抗体の一本鎖の対照物をコードする読み取り枠を含有するD NA断片の会合、を包含する。後者の段階は、抗体を産生するハイブリドーマ細 胞中で、抗体のH鎖およびL鎖のタンパク質結合ドメインをコードする2種の遺 伝子の関連する非隣接領域を増幅しかつ同じ読み取り枠で融合するポリメラーゼ 連鎖反応(PCR)を使用して実施される。この過程の双方の段階(必須の特異 性の抗体を分泌するハイブリドーマの産生およびこの抗体の一本鎖の異形をコー ドする遺伝子のPCRで媒介される構築)は、現在、当業者に標準的かつルーチ ンの処置である。さらに、コムトキシンの多くの潜在的な標的(すなわちタンパ ク質P1、P2、など)は癌タンパク質、腫瘍サプレッサーおよび哺乳動物の他 の調節タンパク質であるため、これらのタンパク質の多くに対するモノクローナ ル抗体(およびこれらの抗体を産生する、対応するハイブリドーマ細胞クローン )のすでに存在しかつ増大する収集物が対応する一本鎖抗体の構築に選ばれ得、 多くの場合、最初のハイブリドーマの産生段階を迂回することを可能にする。( この後者の段階は、モノクローナル抗体を産生するための長年の技術の開発およ び完成によりルーチンとされている(例えば、ハーロウ(Harlow)とレーン(Lane) (編)、Antibodies,A Laboratory Manual(コールド スプリング ハーバー ラボラトリー(Cold Spring Harbor Labratory)、コールド スプリング ハー バー、ニューヨーク(1988)を参照)。) 本発明のコムトキシン分子に関するインビボおよびインビトロの双方の応用が 開示される。典型的なインビボの応用は、危険な細胞を除去するもしくはそれら を無害(分裂しない)にするようデザインされた治療レジメンにある。例えば、 癌がある患者で診断されており、そしてその選択性がこの患者の腫瘍細胞を標的 とするのに適切であるコムトキシンが、上に記述されるようにデザインされてい る状況を考えよ。このコムトキシンに関する2個の二者択一の送達経路は(1) 血管内、もしくは(2)標的細胞内でのコムトキシンの発現、である。 血管内経路を介する送達(ギルマン(Gilman)ら、編、The Pharmacological Ba sis of Therapeutics(ペルガモン プレス(Pergamon Press)、ニューヨーク、1 990)のためには、コムトキシンは毒性ドメインのみならず細胞表面からサイト ゾルへのタンパク質融合物のトランスロケーションを媒介するドメインも所有す べきである。コムトキシンのこの局面は直接送達する(発現に基づくのと区別さ れるような)戦略に限られ、また、現在のイムノトキシンの類似の局面と同様で ある(ヴィテッタ(Vitetta)ら、Imm.Today 14: 252(1993)、パスタン(Pastan) ら、Annu.Review Biochem.61:(1992)、およびオルスンス(Olsnes)ら、Som.Ce ll Biol.2: 7(1991))。必要な場合は、タンパク質としてのコムトキシンの送 達の最初の段階は、例えば標的細胞上の表面マーカーに結合する抗体のようなド メインにコムトキシンを融合させることにより、部分的に細胞タイプ選択的にし 得る。決定的には、そして現在のキメラトキシンでの状況と対照的に、前述の表 面マーカーは、コムトキシンの非特異的毒性を大きく増大させることなく、正し い標的細胞より多くに存在し得る。実際、コムトキシンの条件付きの毒性は、そ れが細胞に入った後 に遭遇する環境により決定され、従って、コムトキシンは、その細胞内タンパク 質の「特徴」が標的とされたものと異なる細胞に影響を与えないとみられる。 直接送達の戦略のひとつの利点は、それが、ベクターで媒介されるインデリン の送達に関連する潜在的問題を迂回するということである。直接送達のひとつの 潜在的な欠点は、発現ベクターの仲介により送達される、他の点では同一のイン デリンに比較して、多ドメインのコムトキシンの(付加的ドメインの存在による )より大きな大きさである。これらの送達戦略のいずれかを使用するコムトキシ ンの試験は技術的にごまかしがなく、もっぱら現存する技術を必要とし、そして 直接かつ客観的に評価され得るため、慎重な実験的アプローチは、与えられたコ ムトキシンの評価で双方の戦略を使用すること、そして結果を比較することであ るとみられる。 コムトキシンは発現ベクターの仲介によってもまた細胞中に送達され得る。こ れらのアプローチの双方は、細胞毒性の治療から遺伝子治療までの医学的介入で 使用されるタンパク質性薬物のバイオアベイラビリティーを向上させるための進 行中の努力の一部である。不十分な選択性の問題は現在の細胞毒性の戦略の全て に共通である。すなわち、エフェクターがその意図される細胞内区画に到達する と、細胞は、それが標的であったか非特異的傍観者かに関係なく殺されるようで ある。例えば、現在のイムノトキシンでのひとつの困難は、主として肝に対して だがしかしそれのみでないそれらの非特異的毒性である。治療の期間および強度 の双方に限界を強要するこの毒性は、部分的には、静脈内に投与されたイムノト キシンの網内系細胞によるクリアランスから生じる(ヴィテッタ(V itetta)ら、Imm.Today 14: 252(1993))。 対照的に、本発明のコムトキシンの非選択的送達ですら大部分の非標的細胞に 影響を与えないとみられる。コムトキシンのこの特徴は、かなりより大きな治療 指数(すなわち、治療のかなりより大きな耐えられる強度および期間)を生じる 。必要な場合は、コムトキシンの送達の最初の段階は、コムトキシンを標的細胞 上の表面マーカーに結合するドメインに融合することにより選択的とされ得る。 決定的には、このマーカーは、コムトキシンの非特異的毒性を大きく増大させる ことなく正しい標的細胞よりも多くに存在し得る。 発現ベクターによる送達のためにデザインされたコムトキシンは、それらの直 接送達される対照物に必要とされる「区画横断」ドメインを欠くとみられる。こ のベクターは、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、別のウイル スベクター、もしくは遺伝子送達系例えばリポソームに基づく送達系内の単に裸 のDNAのいずれかであり得る。ウイルスベクターおよびリポソームに基づく遺 伝子送達系の双方が完全な動物での遺伝子発現へのアプローチでうまく使用され ている。遺伝子治療および他の応用のためのいくつかのタイプのベクターがすで に入手可能である(イー(Yee)ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91: 9564(1994) により論評される、マリガン(Mulligan)、Science 260: 926(1993)およびアンダ ーソン(Anderson)、Science 256: 808(1992)もまた参照)。これらのベクターは 、細胞培養系で、完全な動物で、そして適切な予備試験と共にヒト患者でもまた コムトキシンの送達に使用され得る。ウイルスのおよびプラスミドに基づくベク ターのデザインでの最近の進歩(例えば、ナーベル(Nabel)ら、Proc.Natl.Aca d.Sci.USA 90: 11307(1 993)およびマリガン(Mulligan)、Science 260: 926(1993)を参照)は、増殖する および静止の双方の細胞をトランスフェクションし得、また、予め決められた表 面マーカーをもつ細胞に特異的かもしくはほとんど非選択的かのいずれかである 、目的にかなう非複製性のベクターをもたらす。遺伝子治療および他の応用への 使用でのそうしたベクター(例えば、マリガン(Mulligan)、Science 260: 926(1 993)およびアンダーソン(Anderson)、Science 256: 808(1992))は、コムトキシ ンの送達の強力な輸送手段である。 コムトキシンは多様なインビトロの応用にもまた使用され得る。例えば、白血 病患者の骨髄培養系移植で、コムトキシンは、骨髄の正常細胞を混乱させること なく、患者の骨髄サンプルから(その後の再注入のため)白血病性細胞を選択的 に除去するのに使用され得る。骨髄幹細胞のレスキューを伴う高用量化学療法は 、現在、白血病、リンパ腫、ならびに、より最近は膠芽腫および他の転移性固形 腫瘍を包含する多様な癌の標準的かつ時には治癒力のある治療である。現在の幹 細胞レスキューのプロトコールの全てで共通の段階は、骨髄を除去する化学療法 に先立ち患者の骨髄の一部を回収することを必要とする。結果として生じる短期 のインビトロの骨髄細胞培養系は、その後、可能な場合は、その固有の骨髄が高 用量化学療法により除去されている患者へのパージされた骨髄の再注入の前に、 その中に存在するいかなる悪性細胞も除去するよう処理される。 骨髄細胞培養系の悪性細胞を選択的に殺す現在の方法は、慣習的なキメラトキ シンでの処理を必要とし(ヴィテッタ(Vitetta)ら、Imm.Today 14: 252(1993) )、これは細胞毒性のエフェクタードメインおよび標 的細胞の表面上構造に結合するドメイン(典型的には抗体に基づく)を含む。キ メラトキシンのこのデザインは、骨髄の体外移植組織培養系から大部分の白血病 性細胞(その大部分は系統特異的な表面マーカーをもつ)を除去するのにしばし ば十分であるがしかし常にというわけではない。不幸なことに、非血液学的癌を 包含する多くのタイプの腫瘍細胞は、あるタイプの白血病よりも表面マーカーに 関してかなりより不均一である。従って、その再注入に先立つ骨髄のインビトロ の培養系からの転移性腫瘍細胞の完全、確実かつ選択的な除去は、一般に解決さ れるべき問題のままである。 対照的に、本発明のコムトキシンは、(細胞表面のものと区別されるような) 細胞内マーカーに対するそれらのより高い多標的の選択性および感受性により、 癌細胞のインビトロの骨髄のパージの代替のかつより選択的な手段を提供するは ずである。 実施例 実施例1:インデリンの構築および試験 インデリンの有効性および選択性の最初の試験は、完全な動物にてではなく、 哺乳動物(ヒト)細胞培養系の技術的により少なく損傷する設定にて催されるで あろう。ヒト細胞培養系の使用は、例えば、ヒト腫瘍の移植片を拒絶しない胸腺 の不完全な「ヌード」マウスを使用する、マウスのような実験動物でのインデリ ンの有効性および選択性のその後の試験を可能にする。細胞培養系では、ベクタ ーで媒介されるインデリンの送達は技術的にごまかしがない。なぜなら、(ヒト 細胞を包含する)哺乳動物細胞の短期もしくは長期のトランスフェクションのた めのいくつかの高効率のベクターおよびプロトコールが入手可能であるからであ る。簡単には、[P1+P2+]特異的なインデリンの試験は、この試薬が標的と されない([P1+P2-]、[P1-P2+]、もしくは[P1-P2-])細胞に 対して標的とされる[P1+P2+]に(直接にもしくは発現ベクターの仲介によ り)導入されると、それがもっぱら(もしくはほぼもっぱら)[P1+P2+]細 胞を殺すかどうかを決定することを必要とする。 この実施例でデザインされるべきインデリンは、そのC末端ドメインが、短い (5ないし20残基)リンカー配列により最も近い「上流」ドメイン(P2*)に 連結されたリシンのA鎖である、多ドメインの融合物である。ドメインP2*は 順にドメインP1*に結合される。単純な配列の、比較的親水性のリンカーGG GSGGGSGGGSGGGS(1文字のアミノ酸の省略形で)が、これらのド メインを結合するのに最初に使用されるであろう。第一のおよび第二のデグロン は、タンパク質のP1*への結合が第一のデグロンの活性を阻害し、かつ、タン パク質のP2*への結合が第二のデグロンの活性を阻害するように、ドメインP 1*およびP2*内もしくはその近くに配置されるであろう。 インデリン分子の多様な要素をコードする核酸は、天然に存在する起源から単 離されるであろうし、そして、慣習的な技術により、例えばストラタジーン イ ンク(Stratagene Inc)により販売されるpSG5ベクターのような適する発現ベ クター内で会合される。このベクターは、SV40初期プロモーターおよび哺乳 動物細胞での目的の挿入された遺伝子の発現のための他の適切な特徴を含有する 、4.1kbの大腸菌(E.coli)と哺乳動物細胞の「シャトル」プラスミドである。リ ンカー配列のような短い配列のため、DNAは合成技術により注文して作られる であろう。 採用される毒性ドメインはリシンのA鎖であろう(他の細胞毒性エフェクター、 例えばシュードモナス属(Pseudomonas)の外毒素の毒性ドメインもしくはジフテ リア毒素の毒性ドメインもまた、インデリンを構築するのに使用され得る)。リ シンのA鎖の推定されるアミノ酸配列は例えばフナツ(Funatsu)ら(Biochimie 7 3: 1157(1991))中に提供される。この実験では、努力は、欠失もしくは他の方 法により毒性ドメインの大きさを低下させるためになされないであろう。かよう に、完全なリシンのA鎖をコードするcDNAを含有する断片が、慣習的技術を 使用して、例えばプラスミドpRA229(レディ(Ready)ら、Proteins 10: 27 0(1991))から単離されるであろう。 P*タイプドメイン内もしくはすぐ隣接して配置されるべき分解シグナル(デ グロン)は、いくつかの現在既知のデグロンのなかから選ばれ得る。最初の研究 で採用される分解シグナルは、N-デグロン、およびサイクリンの「破壊ボック ス」により定義されるデグロンであろう。N-デグロンは生化学的にかつ遺伝子 的に詳細に分析されており、また、かなり詳細に理解される(ワルシャウスキ(V arshavsky)、Cell 69: 725(1992))。N-デグロンのいくつかの簡便な変異体が 記述されかつ分析されている(ワルシャウスキ(Varshavsky)、Cell 69: 725(199 2)により論評される)。最初の研究で採用される簡便なN-デグロンは、バック マイア(Bachmair)とワルシャウスキ(Varshavsky)(Cell 56: 1019(1989))によ り記述されたものであろう。このN-デグロンは、その後に大腸菌(E.coli)La cレプレッサー由来の45残基の配列が続く、アルギニン(Arg)のような不安定 化するN末端残基を含む。対応する処置、配列、およびプラスミドが、それらの 制限酵素切断地図と一緒に、バッ クマイア(Bachmair)とワルシャウスキ(Varshavsky)(Cell 56: 1019(1989))に より詳細に記述される。サイクリンの「破壊ボックス」により定義されるデグロ ンに関しては、関与する配列はプラスミドpAG132の特定の断片によりコー ドされる(グロツァー(Glotzer)ら、Nature 349: 132(1991))。 最初の実験では、少なくとも以下の細胞内タンパク質すなわち1)HPV16 のような発癌性のヒトパピローマウイルス(HPV)のE6タンパク質、2)同 じ発癌性のHPVのE7タンパク質、に結合するP*タイプドメインが使用され るであろう。発癌性のヒトパピローマウイルスのE6およびE7タンパク質は、 本発明のコムトキシンのデザインおよび試験に好ましい最初の細胞内標的のひと つである。肛門性器癌、とりわけ女性の子宮頸癌と特定のヒトパピローマウイル ス(HPV)との間の強い関連が多数の詳細な研究により確立されている。子宮 頸癌は単独で年間世界中で500,000を越える死亡の原因である。高リスクのHP VはHPV-16およびHPV-18を包含し、そしてこれらは潜在的に前癌性で ある落屑性の上皮内新形成と関連する。全体的にみて、90%を越える子宮頸癌が 、高リスクのHPVタイプのひとつのDNAを含有することが示され得る(シェ フナー(Scheffner)ら、Curr.Topics Microbiol.Immunol.186: 83(1995))。 HPVゲノムはおよそ6種のタンパク質をコードするとは言え、それらのうち 2種のみすなわちHPVタンパク質E6およびE7が一貫して子宮頸癌で発現さ れ、HPVの腫瘍形成性効果がこれらのタンパク質により特異的に媒介されるこ とを強く示唆する。最近の研究は、E7タンパク質は、網芽腫タンパク質(Rb )と呼ばれる核タンパク質すなわち 制御されない細胞増殖を防止するネットワークの調節成分を含む特異的な複合体 を形成することにより作用することを示している。Rbタンパク質は従って腫瘍 サプレッサーとして作用する。HPVのE7タンパク質とHPVに感染した細胞 のRbタンパク質との間の複合体形成は、それにより対応する細胞系統の悪性の 形質転換に寄与するRbの腫瘍サプレッサー機能を妨害する。 第二の癌関連HPVタンパク質E6が、p53と呼ばれる別の細胞性腫瘍サプ レッサータンパク質に特異的に結合することもまた示されている。E6-p53 複合体の形成は、増殖を抑制するp53の機能を混乱させるのみならず、E6に 結合したp53の促進された分解ももたらし、p53の濃度を低下させ、そして それによって事実上、1個より多い方法でp53の機能を阻害する(フイブレグ ツェ(Huibregtse)ら、EMBO J.10: 4129(1991))。 HPV由来の転移性癌の治癒力のある治療は現時点では利用できない。これお よび他の治癒不可能な転移性癌(癌の大多数である)に共通の理由は、細胞表面 上のマーカーを認識する低分子量の細胞毒性の薬物も現在のキメラトキシンもど ちらも癌と正常細胞の間を区別できないということである。対照的に、本発明の E6/E7特異的なコムトキシン(より特定してはインデリン)は、標的細胞内 部のE6およびE7の存在に敏感であるとみられ、そして従って、定義によりこ れらのHPV由来の細胞内(核内)タンパク質を欠く正常細胞を救うとみられる 。 E6/E7特異的なインデリンの構築を記述する前に、インデリンのP1*お よびP2*ドメイン(これらのドメインは集合的にP*タイプドメインとして表示 される)に関する一般的必要条件が簡単に考慮される。 これらの必要条件は以下のようである。すなわち、(i)P*タイプドメインは 細胞内(サイトゾルのもしくは核の)タンパク質P1もしくはP2(設計者によ り選ばれるこれらのタンパク質は標的細胞のタンパク質の「特徴」を含む)に結 合すべきである、(ii)P*タイプドメインは高親和性のホモダイマーを形成す べきでない、(iii)P*タイプドメインは、そのドメインの一部としてもしくは そのすぐ近傍にのいずれかに、サイトゾルのおよび/もしくは核のインデリンに 短い半減期を与える配列(分解シグナル)を含有すべきである。 これらの拘束を考えると、適するP*タイプドメインは、タンパク質P1もし くはP2の天然のタンパク質リガンド、または、例えばP1もしくはP2に結合 する一本鎖抗体のいずれかであり得る。P*タイプドメインとしての一本鎖抗体 の使用は、天然のリガンドがしがちでありうるホモダイマー化の問題を排除し、 それはまた、P*タイプドメインのデザインの標準化を可能にもする。というの は、異なるタンパク質ドメインに対する一本鎖抗体は共通の「核の」抗体構造を 有するからである。最後に、P*タイプドメインとしての一本鎖抗体の使用は、 ベクターで媒介されるインデリンの送達を技術的にごまかしのないものにする。 なぜなら、慣習的な(多鎖)抗体分子の会合は一本鎖抗体で必要とされないから である。 E6/E7-インデリンの実際の構築は、最初は別個に、E6-インデリンおよ びE7-インデリンを産生する2個の経路を介して進行するであろう。これらの ただ1個のP*タイプドメインのインデリンは、HPV16のE6および/もし くはE7タンパク質を欠くかもしくは発現するかのいずれかのヒト細胞培養系で 試験され得、かつ、必要な場合は微 調整され得る(下を参照)。その後、より複雑な、共優性に基づくコムトキシン (E6/E7-インデリン)が、そのただ1個のP*タイプドメイン前駆体(E6 -インデリンおよびE7-インデリン)から構築されるであろう。これらの「中間 体」さえも、E6/E7-インデリンのデザインでのただ1個のP*タイプドメイ ン構築物がそれら自身で有用な薬物であることが期待されることが強調されるべ きである。リガンドで調節されるこのタイプの条件付きの毒素(E6-インデリ ンもしくはE7-インデリン)は、薬物あたりただ1個のリガンドに感受性であ るとみられるとは言え、リガンドそれら自身は細胞内タンパク質(E6もしくは E7)である。かように、これらのただ1個のP*タイプドメインのインデリン (E6-インデリンおよびE7-インデリン)は、細胞表面マーカーを認識するが しかしそれらのデザインにより特定の細胞内マーカーに感受性であることが不可 能である現在のキメラトキシンと異なりかつこれにより達成できない選択性をす でに所有しているであろう。HPV誘発性の癌はE6およびE7の双方のタンパ ク質を産生するため、E7-インデリン(もしくは、代わりになるべきものとし てE6-インデリン)は、細胞培養系の設定でのおよび後にヒト患者でのこれら の癌細胞の選択的除去に十分であると実際に判明しうる。それでは、なぜより複 雑な、共優性で媒介されるコムトキシンタイプのE6/E7-インデリンを構築 しそして使用しようというのであろうか? 以下の節で論考される答えは二面性 である。 第一に、E6/E7-インデリンの、E6およびE7の双方を含有する細胞を もっぱら殺しかつこれらのタンパク質の1種さえ欠く細胞を救う能力は、コムト キシンタイプのE6/E7-インデリンを、比較的弱 くかつ非特異的なタンパク質-タンパク質相互作用のインビボの「ノイズ」によ り(E6-インデリンもしくはE7-インデリンのようなただ1個のP*タイプド メインのインデリンより)かなりより小さく混乱可能にする。例えば、E6-イ ンデリンのP*タイプドメインを形成しかつ高親和性でE6タンパク質(下を参 照)に結合する一本鎖抗体がHPVのE6およびE7タンパク質を欠く正常細胞 の正常な細胞タンパク質に比較的低親和性ででさえ偶然に結合する(交差反応す る)場合、この交差反応はE6/E7を含有する癌細胞に対するE6-インデリ ンの所望の選択性に悪く影響しうる。同じことがE7-インデリンで真実である とみられる。対照的に、コムトキシンタイプのE6/E7-インデリンは、選択 性を低下させるこの混乱に対し顕著により抵抗性であるとみられる。なぜなら、 存在すべきそれにとっては、このE6/E7-インデリンのE6結合性およびE 7結合性の双方のP*タイプドメインが正常な細胞タンパク質にもまた結合しな くてはならないからであり、これはいかなる特定の細胞系統でもかなりより小さ くありそうな出来事である。かように、コムトキシンタイプのE6/E7-イン デリンは、そのただ1個のP*タイプドメインの対照物よりも選択的であるのみ ならず、その選択性は他に上に記述された種類の混乱に対してより強くもある。 第二に、インデリンの分類のコムトキシンに関する第一の試験の基礎としてH PV誘発性の癌に焦点を当てることにより、人は、実際に、ウイルスにより引き 起こされないがしかしその代わりに特定の細胞遺伝子の(多重)突然変異の結果 である、他の比較的優勢なかつ治癒不可能な癌に関して都合のよい試験の分野を 選ぶ。上で論考されたように、これらの癌細胞はタンパク質組成でそれらの正常 な祖先にしばしば極めて近 く、主として特定のタンパク質の濃度によりそれらと異なる。例えば、癌細胞は c-Mycタンパク質およびいくつかの他のタンパク質を過剰発現しうるが、し かしこれらのタンパク質のいくつかは同じ生物体の若干の正常細胞でもまた低い レベルで存在するとみられる。言い換えれば、HPV誘発性の癌のE6/E7特 異性は、典型的な癌がするよりコムトキシンの選択性についてより少なく厳しい 要求をなす。かように、コムトキシンの第一の試験の基礎としてのHPV誘発性 の癌の選択がこれらの癌の現在の治癒不可能性および高頻度により正当化される 一方、それは、HPV誘発性の癌の細胞とそれらの正常な祖先との間のより明快 に定義される組成の差異によってもまた示唆される。これらの理由から、コムト キシンタイプのインデリンの(それらのただ1個のP*タイプドメインの対照物 に比較して)より大きな選択性は、大部分の非ウイルス性癌で治癒力のあるレベ ルの標的選択性を達成するのに決定的であろう。 a.E7-インデリンの構築 現時点では、HPV16のE6もしくはE7タンパク質に対する多様な高親和 性のポリクローナル抗体が入手可能であるが、しかし、モノクローナル抗体は、 これまで、E7タンパク質に対してのみ調製されている(シェフナー(Scheffner )ら、EMBO J.11: 2425(1992))。HPV16(およびヒトパピローマウイルス のいくつかの他の株)のE6およびE7タンパク質をコードする遺伝子はいくつ かのグループによりクローニングされており、対応するタンパク質が大腸菌(E. coli)で過剰発現され、均一にまで精製され、そして抗体を生じさせる抗原とし て使用されている(シェフナー(Scheffner)ら、Curr.Topics Microbiol.Immun ol.186: 83(1994)、およびその中の引用文献)。HPV16のE7タ ンパク質に対する一本鎖抗体の産生は、E7タンパク質に対するモノクローナル 抗体を分泌する、シェフナー(Scheffenr)ら(EMBO J.11: 2425(1992))により 記述されたマウスハイブリドーマ細胞系100201を利用するであろう。特定のモノ クローナル抗体の一本鎖の対照物の産生方法は従来技術に広範囲に記述されてい る(例えば、ウィットロウ(Whitlow)とフィルプラ(Filpula)、Methods 2: 97(19 91)、ヴィテッタ(Vitetta)ら、Imm.Today 14: 252(1993)、およびパスタン(Pas tan)ら、Annu.Rev.Biochem.61: 331(1992)を参照)。 抗E7モノクローナル抗体100201の一本鎖の対照物をコードするDNA断片は 、100201抗体のH鎖およびL鎖のE7結合ドメインをコードする2個の遺伝子の 関連する非隣接領域を増幅しかつ同じ読み取り枠で融合するポリメラーゼ連鎖反 応(PCR)および100201ハイブリドーマ細胞の精製されたゲノムDNAを使用 して産生されるであろう。目的のハイブリドーマに特異的な抗体をコードする、 DNAに基づく読み取り枠(ORF)のPCRで媒介される構築は、当業者には ルーチンの処置である。結果として生じる一本鎖の100201抗体をコードするOR Fは、従来技術で、とりわけ一本鎖抗体を産生する技術で(ウィットロウ(Whitl ow)とフィルプラ(Filpula)、Methods 2: 97(1991))記述される多くの適するリ ンカーのひとつである、可動性の、比較的プロテアーゼ抵抗性かつ親水性のリン カーGGGSGGGSGGGSGGGSを使用し、リシンのA鎖(上を参照)を コードする読み取り枠に、組み換えDNAを操作するための標準的技術を使用し て、同じ読み取り枠で結合されるであろう。結果として生じるより大きなORF は、リシンの毒性ドメイン(A鎖)に対する抗E7一本鎖抗体(インデリンのP* タイプドメイン がデザインされる)の融合物をコードし、リシンの毒性ドメインがこの融合物の C末端ドメインとなるであろう。これらの全て、ならびに哺乳動物の発現ベクタ ー(下を参照)内への最終構築物の配置に先立つその後の組み換えDNAの操作 は、用途の広い、大腸菌(E.coli)に基づくベクターpUC19(マニアティス( Maniatis)ら、Molecular Cloning、コールド スプリング ハーバー ラボラト リー(Cold Spring Harbor Laboratory)、コールド スプリング ハーバー、ニ ューヨーク(1989))を背景に実施されるであろう。 抗E7一本鎖抗体ドメインに近接して分解シグナル(デグロン)を配置するた めに、人は多様な異なる簡便な分解シグナルから選び得る(上を参照)。この特 定の構築のために、われわれはバックマイア(Bachmair)とワルシャウスキ(Varsh avsky)(Cell 56: 1019(1989))により記述されるN-デグロンの異形を利用する 。しかしながら、この選択は決して独特ではないことが強調されなければならな い。N-デグロンの他の異形およびN末端則経路に関係しない他の分解シグナル の双方がインデリンのデザインに比較的適するはずである。上に記述されたよう に、バックマイア(Bachmair)とワルシャウスキ(Varshavsky)(Cell 56: 1019(19 89))のN-デグロンは、その後に大腸菌(E.coli)Lacレプレッサー由来の45 残基の配列が続く、アルギニン(Arg)のような不安定化するN末端残基を含む 。このN-デグロンの核酸配列および対応するアミノ酸配列の双方は、バックマ イア(Bachmair)とワルシャウスキ(Varshavsky)(Cell 56: 1019(1989))により 記述されている。 N-デグロンは不安定化するN末端残基を含有するため、それは定義によりイ ンデリン融合構築物のN末端に置かれるべきである。タンパク 質のN末端に不安定化する残基を産生するため、われわれは本発明の著者により より早く開発されたユビキチン融合技術を利用する(ワルシャウスキ(Varshavsk y)、Cell 69: 725(1992)、米国特許第5,132,213号、同第5,212,058号、同第5,12 2,463号、同第5,093,242号および同第5,196,321号を包含する、ワルシャウスキ( Varshavsky)らに譲渡された米国特許)。ユビキチンは酵母からヒトまで本質的 に変化していない76残基のタンパク質である。ユビキチンをコードする、以前に 配列決定された多くの組み換えDNAプラスミドが入手可能である(例えば、バ ックマイア(Bachmair)らによるプラスミドpUB23、Science 234: 179(1986) )。 E7特異的なインデリンの、完全に会合されたDNAに基づくORFは、N末 端から始まる以下のタンパク質領域もしくはドメイン、すなわち 1)ユビキチン、 2)バックマイア(Bachmair)とワルシャウスキ(Varshavsky)(Cell 56: 1019(19 89))により記述されるN-デグロン、 3)HPV16ヒトパピローマウイルスのE7タンパク質に対する100201一本鎖 抗体、および 4)リシンの毒性ドメイン(A鎖) をコードするであろう。 b.E6-インデリンの構築 類似の処置が、E6特異的なインデリンをコードするDNAのORFを構築す るのに使用されるであろう。唯一の大きな差異は以下のようである。第一に、H PVのE6タンパク質に対するモノクローナル抗体は 現時点で入手可能でないため(多様なポリクローナル抗体はこれまでE6/HP Vの研究で使用されている)、E6-インデリンの構築の一段階は、このタンパ ク質を過剰発現する大腸菌(E.coli)(シェフナー(Scheffner)ら、Curr.Topics Microbiol.Immunol.186: 83(1994))から精製されたE6および当業者によく 知られた、モノクローナル抗体を産生するためのルーチン技術(レーン(D.Lane )、Antibodies、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー(Cold Spring Harbor Laboratory)、ニューヨーク(1989))を使用して、モノクローナル抗E6 抗体の一団を産生することであろう。かように得られる最も高親和性の抗E6モ ノクローナル抗体は、E7-インデリン作成のプロトコールで上に記述された標 準的技術を使用して、一本鎖(sFv)抗体(もしくはむしろそうした抗体をコ ードするDNAのORF)に変換されるであろう。 第二に、E7-インデリンを構築するのに使用されるであろうN-デグロンの代 わりに(上を参照)、例えばサイクリンの破壊ボックス(グロツァー(Glotzer) ら、Nature 349: 132(1991))のような内部分解シグナルが、E6結合性の一本 鎖抗体ドメインに隣接して配置されるであろう。構築プロトコールの残りは、E 7-インデリンの構築について上に記述されたものと本質的に同一であろう。 E6特異的なインデリンをコードする、完全に会合されたDNAに基づくOR Fは、N末端から始まる以下のタンパク質領域もしくはドメイン、すなわち 1)ユビキチン、 2)サイクリンの破壊ボックスにより特定される内部デグロン(グロツァー(Glo tzer)ら、Nature 349: 132(1991)により記述される)、 3)HPV16ヒトパピローマウイルスのE6タンパク質に対する一本鎖抗体、 および 4)リシンの毒性ドメイン(A鎖) をコードするであろう。 結果として生じるE6-インデリンおよびE7-インデリンは、当業者によく知 られた方法を利用する本質的に同一のプロトコールを使用して、別個に試験され るであろう。従って、簡潔には、下の記述はもっぱらE7-インデリンを扱うで あろう。第一に、E7-インデリンをコードするDNAのORFは、例えばpE 7Moプラスミド(バルボサ(Barbosa)ら、EMBO J.9: 153(1990))のような哺 乳動物の発現ベクター内のメタロチオネインもしくはモロニー白血病ウイルスプ ロモーターのような中程度に活性のプロモーターの下流に配置されるであろうう 。結果として生じる、E7-インデリンを発現するプラスミドは、同一条件下で (下を参照)、E7タンパク質の存在により異なる他の点では同一の2個の試験 細胞培養系中に導入されるであろう。E7を欠くおよびE7を発現するヒト培養 系のそうした対が、とりわけ、バルボサ(Barbosa)ら(EMBO J.9: 153(1990)) により記述されており、それらはまた、以前にE7およびE6のHPVタンパク 質について記述されたように(例えば、ケシス(Kessis)ら、Proc.Natl.Acad. Sci.USA 90: 3988(1993))、クローニングされたE7のHPV遺伝子でそれを 安定にトランスフェクションすることによりHPVを欠くいずれかのヒト細胞系 から新規に産生され得る。プラスミドに基づくベクターでの哺乳動物細胞の高効 率の一過性のトランスフェクションは十分に確立された技術である。とりわけ、 われわれは、ギブコ/BRL インク(Gibco BRL Inc)により提供 される、リポフェクチンで媒介されるトランスフェクションのプロトコールを採 用する。これはこの脂溶性でトランスフェクションを高める試薬を産生する。こ のプロトコールは、同時に重大な毒性もしくは細胞死なしに、細胞培養系中のほ とんど全ての細胞へのトランスフェクションするプラスミドの導入をもたらす。 この試験は、E7-インデリンの最初の「調整されない」デザインが期待され るようにはたらくかどうかを即座に指摘するであろう。なぜなら、この場合には 、E7タンパク質を発現する細胞の大部分がE7-インデリンを発現するプラス ミドでのトランスフェクションに際して死ぬとみられる一方、そうした影響は、 E7タンパク質を欠く、他の点では同一の細胞の(同じプラスミドでの)トラン スフェクションに際しては観察されないであろうからである。実際、前者の細胞 では、E7は入ってくるE7-インデリンのE7結合性の一本鎖抗体ドメインと 相互作用するとみられ、近くのデグロンを遮蔽する。結果は寿命が長くかつ従っ て毒性のE7-インデリンであるとみられる。対照的に、E7を欠く細胞では、 E7結合性の一本鎖抗体ドメインに隣接する分解シグナルは活性のままである( 妨げられない)とみられ、寿命の短いかつ従って非毒性のE7-インデリンをも たらす。 上の(所望の)影響が観察されない場合は、E7-イントラリンのデザインで の調整が実施されるであろう。まず、調整処置を簡単にするため、インデリンの 細胞毒性(リシン)ドメインをコードするDNAのORFの領域が、標準的な組 み換えDNA技術を使用して、商業的に入手可能なモノクローナル抗体のいくつ かのエピトープのひとつ、例えばインフルエンザウイルスのヘマグルチニンおよ びベーリンガー インク(B oehringer Inc)から入手可能な対応する抗haモノクローナル抗体に由来する「 ha」と命名される9残基のエピトープ、をコードする短いDNA領域で(一時 的に)置き換えられるであろう。この修飾は、インデリンのリシンドメインの固 有の毒性を扱わなくてはならないことなしに、N-デグロンとE7-インデリンの E7結合性の一本鎖抗体ドメインとの間の距離を変えることを可能にするであろ う。 これもしくは他のいずれかのインデリンについての調整のプロトコールは、デ グロンとインデリンのE7結合ドメインとの間の距離を変えるであろう。その中 でリシンのようなインデリンの毒性のC末端ドメインがha(上を参照)のよう なエピトープ標識により置き換えられている、結果として生じる構築物は、上に 記述される細胞系および発現ベクターを使用して、E7を含有するかもしくはE 7を欠くかのいずれかのヒト細胞培養系で発現されるであろう。これらの構築物 (もっぱら、相互の配置ならびにデグロンおよびE7結合ドメインの近接により 相互に異なる)の代謝安定性のパルスチェイス分析が、その後実施され、それら のインビボの半減期を直接決定するであろう。パルスチェイスアッセイでは、比 較的短い時間(「パルス」)放射活性のトレーサー(例えば放射活性アミノ酸) で標識された一連のタンパク質分子がその後「追跡」され、この追跡はパルスの 終了後異なる時間での目的のタンパク質の免疫沈降および電気泳動分析(ならび に定量)により完遂される。パルスチェイス分析はルーチンのアッセイであり、 そのプロトコールおよび論理は当業者によく知られている(例えば、バックマイ ア(Bachmair)ら、Science 234: 179(1986))。 E7-インデリンの調整の目的は、E7タンパク質の非存在下でイン ビボで(可能な限り)寿命の短い、そして、E7タンパク質の存在下で(可能な 限り)寿命の長い構築物を産生することである。最終的な満足すべき構築物が細 胞毒性ドメイン(上を参照)に融合され、インデリンの構成を復帰させる。結果 として生じるE7-インデリンはその後、上に記述されるように、E7を含有す るおよびE7を欠く細胞培養系での条件付きの毒性について再度試験される。全 く初めての、最初のE7-インデリンさえ、必要とされる質を所有するようであ ることが強調されるべきである。調整処置は、最初のE7-インデリンの代謝特 性が上に述べられた基準に従って決して満足すべきものでない場合にのみ利用さ れるとみられる。 全く同じアプローチが、E6-インデリンをデザインし、試験し、そして必要 な場合は再調整するのに使用されるであろう。その後は、E6/E7-インデリ ンの構築のほぼ最終段階で、そのE6結合ドメインおよび近くの分解シグナルを 含有するE6-インデリンの領域をコードするDNA断片がE6-インデリンのO RFから摘出され、そして、E7-インデリンのORF中、E7結合ドメインを コードする領域とC末端の細胞毒性ドメインをコードする領域との間に挿入され るであろう。 E6/E7-インデリンの、結果として生じるDNAのORFは、N末端から 始まる以下のタンパク質領域もしくはドメイン、すなわち 1)ユビキチン、 2)バックマイア(Bachmair)とワルシャウスキ(Varshavsky)(Cell 56: 5019(19 89))により記述されるN-デグロン、 3)HPV16ヒトパピローマウイルスのE7タンパク質に対する100201一本鎖 抗体(上を参照)、 4)サイクリンの「破壊ボックス」により特定される内部デグロン(上を参照) 、 5)HPV16ヒトパピローマウイルスのE6タンパク質に対する一本鎖抗体、 および 4)リシンの毒性ドメイン(A鎖) をコードするであろう。 現時点では、モノクローナル抗体はE7タンパク質について入手可能であるが しかしE6タンパク質については入手可能でない(上を参照)。従って、E6/ E7-インデリンの構築でのひとつの予備段階は、E6タンパク質(E6を過剰 産生する大腸菌(E.coli)から精製されている)に対する一団のモノクローナル 抗体を産生すること、産生されたもののなかで適切な(最も高い親和性の)抗体 を選ぶこと、および、E6タンパク質に対する対応する一本鎖抗体をコードする ORFを構築するのに上に記述されたような対応するハイブリドーマ細胞を使用 することであろう。このプロトコールの双方の段階(必須の特異性のモノクロー ナル抗体を分泌するハイブリドーマの産生およびこの抗体の一本鎖の対照物をコ ードするORFのPCRで媒介される構築)は、当業者にとり標準的な処置であ る。さらに、インデリンの多くの潜在的な標的は癌タンパク質、腫瘍サプレッサ ーおよび哺乳動物の他の調節タンパク質であるため、これらのタンパク質の多く に対するモノクローナル抗体の広範な(そして急速に増大する)収集物がすでに 存在する。これらの抗体を産生するハイブリドーマ細胞クローンが対応する一本 鎖抗体の構築に使用され得、多くの場合、インデリンの標的に対するモノクロー ナル抗体を産生するという最初の段階を迂回することを可能にする。 実施例2:イントラリンの構築および試験 イントラリンはトランスロケーションシグナル、とりわけ核局在化シグナル( NLS)をもつコムトキシンである(第2図)。この実施例の実験では、シンド ビスウイルス(下を参照)で感染させた細胞に特異的なイントラリンが構築され るであろう。「nsP2/4-イントラリン」と命名される、このイントラリン のP*タイプドメインは、シンドビスウイルスの以下の「初期」タンパク質、す なわち a.nsP2タンパク質(部位特異的プロテアーゼ) b.nsP4タンパク質(RNAポリメラーゼ) を結合するようデザインされるであろう。 ヒトおよびいくつかの他の後生動物宿主に感染する+鎖RNAウイルスである シンドビスウイルスのこれらの細胞質(サイトゾル)タンパク質は、本発明のコ ムトキシンのデザインおよび試験の好ましい(最初の)細胞内標的のひとつであ る。シンドビスウイルスはアルファウイルスファミリーのメンバーである。この ファミリーは26の現在認識されるメンバーを有する(シュトラウス(Strauss)と シュトラウス(Strauss)、Microbiol.Rev.58: 491(1994)により論評される)。 アルファウイルスファミリーの多くの株はヒトの健康にとり重大な脅威となる。 例えば、東部および西部ウマ脳脊髄炎ウイルスは、北米および南米の双方で致命 的な脳炎を引き起こす。ロス川ウイルスおよび関連するアルファウイルスはヒト で流行性多発性関節炎を引き起こし、この疾患の肢体不自由の症状は数年持続し 得る。シンドビスウイルスはほぼ(完全にではないが)ヒトには無毒性であり、 また、同時に、上に挙げられるウイルスのようなアルファウイルスファミリーの 毒性のメンバーに密接に関連する。これ は、シンドビスウイルスを、シンドビスウイルスに感染した細胞を殺すがしかし 感染していない細胞を救うようにデザインされた第一世代のイントラリンのとり わけ魅力的な実験標的とする。なぜなら、これらのイントラリンは、ヒトのウイ ルス感染に対して大規模な予防措置なしに試験され得かつ完成され得るからであ る。同時に、シンドビスウイルス特異的なイントラリンは、デザインされかつ至 適化されれば、それをアルファウイルスファミリーの毒性のメンバーに対するイ ントラリンに変換するよう容易に修飾され得る。 シンドビスウイルスおよび他のアルファウイルスは、もっぱら、感染した細胞 の細胞質(より特定してはサイトゾル)で複製する。第2A図のイントラリンの 論理を考えると、シンドビスウイルスの生活環のサイトゾルへの局在がこのウイ ルスをイントラリンの第一の標的として選んだひとつの理由となる。シンドビス ウイルスのゲノムRNAは長さ11,703ヌクレオチド(nt)である。それは2個 の主要な領域を含む。すなわち、RNAポリメラーゼを包含する非構造タンパク 質をコードする非構造的ドメインおよびシンドビスビリオンの3種の構造タンパ ク質をコードする構造的ドメインである。非構造(「初期」)タンパク質nsP 1−nsP4は、ゲノムRNAそれ自身から1個もしくは2個のポリタンパク質 として翻訳される。これらのタンパク質は、nsP1、nsP2、nsP3およ びnsP4を産生するよう切断される。これらのタンパク質の2種が構築される べきイントラリンの標的となるであろう。これらは、(nsP2が最初にその一 部であるポリタンパク質を包含する)シンドビスポリタンパク質をプロセシング (切断)してシンドビスウイルスの個々のタンパク質を産生する部位特異的プロ テアーゼである nsP2、および、シンドビスウイルスのゲノムRNAを複製するウイルスRN AポリメラーゼであるnsP4である(シュトラウス(Strauss)とシュトラウス( Strauss)、Microbiol.Rev.58: 491(1994)により論評される)。nsP2およ びnsP4の双方は、サイトゾルに配置され、正常な細胞タンパク質と異なり、 感染サイクルの初期に産生され、そして従って、その機能が、ウイルスに感染し た細胞での成熟したシンドビスビリオンのかなりの量の形成以前にこれらの細胞 を選択的に殺すことであるとみられるイントラリンの良好な標的である。(シン ドビスnsP2タンパク質はプロテアーゼであるとは言え、その高度に制限され た基質特異性が、それを哺乳動物細胞に対し無毒性にしかつそれが大部分の抗体 を切断することを不可能にすることが言及されるべきである。これらの抗体はn sP2およびnsP4を結合するドメインとして下で使用されるであろう。) イントラリンを構築するための方法およびプロトコールは、インデリンを構築 するのに使用されたものに高度に類似する。従って、下の記述で、われわれは、 E6/E7-インデリン(上を参照)の構築での段階と本質的に異なる、nsP 2/4-イントラリンの構築の局面のみを若干詳細に考慮し、また、他の関連す る段階の記述でインデリンのプロトコールを引用するであろう。 nsP2/4-イントラリンの会合されたDNAのORFは、N末端から始ま る以下のタンパク質領域もしくはドメイン、すなわち a)シンドビスウイルスのnsP2タンパク質に対する一本鎖抗体、 b)項目aのドメインに近接して配置された核局在化シグナル(NLS)Pro-Ly s-Lys-Lys-Arg-Lys-Val、 c)シンドビスウイルスのnsP4タンパク質に対する一本鎖抗体、 d)項目Cのドメインに近接して配置されたNLS配列Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Ly s-Val(上の項目bと同じ)、および e)ジフテリア毒素の毒性ドメイン(A鎖) をコードするであろう。 nsP2/4-イントラリンの構築プロトコールに関するコメント: 1)上の項目bおよびdで使用されるべきNLSは、SV40ウイルスのラージ T抗原に存在するものである。この強力かつ同時に短く簡便なNLSは広範囲に 特徴づけられている(ディングウォール(Dingwall)とラスキー(Laskey)、Trends Biochem.Sci.16: 478(1991))。 2)nsP2およびnsP4に対する一本鎖抗体は、E6/E7-インデリンに ついてまさに上に記述されたように産生され、抗nsP2および抗nsP4のモ ノクローナル抗体の調製がそれぞれnsP2およびnsP4に対する一本鎖抗体 をコードするORFの構築に先んじるであろう。 3)nsP2/4-イントラリンの調整戦略(それらが必要と判明した場合)は 、E6/E7-インデリンについて上に記述された調整戦略と同様に実行される であろう。とりわけ、NLSの位置は、イントラリンのnsP2もしくはnsP 4結合ドメインの近くの位置に関して変えられるであろう。 4)リシンに基づく細胞毒性ドメインを利用するE6/E7-インデリンと対照 的に(上を参照)、nsP2/4-イントラリンは、その細胞毒性ドメインとし てジフテリア毒素のA鎖を利用するであろう。この変更の理由は、第2A図に図 解されるイントラリンのデザインの論理から 生じる。すなわち、このタイプのイントラリンの細胞毒性ドメインは核で毒性で あるべきであるがしかしサイトゾルではそうであってはならない。実際、核およ びサイトゾルの双方で毒性であるリシンのA鎖と異なり、ジフテリア毒素のA鎖 は、ADPをリボシル化する(そしてそれにより不活性化する)延長因子2(E F2)により作用する。EF2の大部分はサイトゾル性のため、ジフテリアタイ プの毒性ドメインを含有するイントラリンのサイトゾルから核へのトランスロケ ーションは、毒素をその基質から物理的に分離するとみられる。 5)中間デザイン(nsP2-イントラリンおよびnsP4-イントラリン)もし くは最終構築物(nsP2/4-イントラリン)のいずれかの有効性の試験は、 シンドビスウイルスに感染したおよび感染していないヒト細胞が試験標的として 使用されるであろうことを除き、E6/E7-インデリンおよびその前駆体の試 験と同様に実施されるであろう。使用されるべき細胞およびウイルス株は、リ(L i)とライス(Rice)(J.Virology 63: 1326(1989))により記述されるように、ヒ ト細胞のSW−13系およびシンドビスウイルスのToto−1000株であろ う。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION                          Toxins mediated by co-dominance                                Background of the Invention   Aberrant cells are their normal ancestors in a variety of ways, including their protein composition. And different from other cells of the same organism. For example, a cell infected with a virus is a virus Contains specific proteins and the level of certain cellular proteins is also viral infection Can be changed as a result of Where they first appeared and where they formed colonies Cancer cells that can grow at distant sites where possible Different from their normal ancestors. Some of the tumor-specific proteins are normal Are altered variants of the protein, where they have a mutation of the malignant phenotype. It is encoded by a gene that was one of the causes.   The viral genome encodes relatively few proteins. These proteins Most of these cells have functional counterparts in cells infected by the virus, so that effective anti-virus Irs drugs generally remain the ultimate goal to be reached. Surgery alone The problem of finding drugs by engaging in tasks in malignant tumors that cannot be removed Even sloppy. Because the difference in composition between tumor cells and their normal ancestors is not Because it can be difficult and quantitative rather than qualitative. In addition, tumor cells Often heterogeneous in genetics and protein composition. These difficulties are great It is a major reason for the failure of today's treatment to cure some cancers. The problem is not necessarily drug Not of insufficient specificity. Some of the cytotoxic compounds used in cancer therapy, for example For example, methotrexate and vinblastine (dihydrofolate reductase and And tubulin) bind to their ligands Highly specific. The problem is that only one drug target is That is, sometimes it is not clear enough.   Another approach to cancer therapy is to use antibodies or antibodies that bind to targets on the surface of tumor cells Requires binding of the toxin to another ligand (eg, a growth factor). Immunotoxicity The tumor selectivity of these drugs, called Often larger than that of small cytotoxic drugs such as sate. Unfortunately, Surface markers recognized by immunotoxins are not only present on target cells Absent. In addition, since this marker is often not essential for tumorigenicity, Cells that lack but are still malignant may be present in the tumor. These are today ’s Some of the limitations of munotoxins.   Yet another approach is the ability of the immune system to identify and selectively destroy tumor cells. To reinforce or redirect. Cancer immunotherapy is long and authentic Has a history of history. Advances in antigen presentation and understanding of lymphocyte-mediated cell killing The recent revival of this strategy, brought about by the step, is a rational and curative therapy Retain the prospect of. Since this end goal remains to be reached, the immune system Rational manipulation may prove to be sufficient for the complete and reliable cure of most cancers It is not at all certain. Summary of the Invention   The subject invention is a novel and novel method for removing (or modifying) dangerous cells. Based on the discovery of a series of generally applicable methods and reagents. The present invention provides one station In terms of a new class of so-called co-dominantly mediated toxins, Medical therapeutic reagents. These reagents include (1) the effector domain, (2 A) a first co-dominant signal located in close proximity to the binding domain of the first protein; Part, and (3) a second protein located in close proximity to the binding domain of the second protein. A co-dominant signal portion. Blocks the signal area by binding intracellular reagents The ability to mask and unmask and the co-dominance of the signal portion can be achieved previously. It is used to design new classes of reagents with unprecedented selectivity.   In another aspect, the invention provides both a first protein and a second protein. A method for selectively quenching or eliminating cell division known to contain Related. In this method, 1) the effector domain, 2) the binding of the first protein A first co-dominant degron located in close proximity to the integration domain, and 3) a second tan Encodes a second co-dominant degron located in close proximity to the binding domain of protein A DNA construct is provided. The DNA construct is intracellular degron dependent and ligated. The cells are introduced into cells under conditions appropriate for expression of the toxin that is regulated by the enzyme. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. 1 shows a ligand-regulated toxin dependent on intracellular degron (intracellula rdegron-dependent,ligand-regulated toxinNamed indelin from FIG. Expresses proteins P1 and P2 [P1+P2+ ] But kills the cells but other cell types, ie [P1+P2-], [P1-P2+] And [P1-P2-Inderin is designed to save Effector domain and two domains that bind to P1 and P2, respectively. Inn P1*And P2*Two degradation signals placed in or near (degro N) Contains d1 and d2. [P1+P2+], Cells other than at least one Phosphorus degron, ie, d1 and / or d2, is active (uninterrupted) Results in a short-lived, and therefore relatively non-toxic, indelin. Contrast [P1+P2+In cells, both d1 and d2 are P1 and P2 (each Inderin P1*And P2*Appears to be shielded by Resulting in a long-lived and therefore toxic indelin. This design is , P1, P2 and indelin are in the same compartment, ie, the toxicity of indelin therein What the domain exerts its effect on (the cytosol, the nucleus, and / or (Which may be another compartment). In addition, degron d1 and d2 must be active in the relevant compartment. They may or may not be the same Well, this design is consistent with either choice.   FIG. 2 shows that intracellular translocation signal-dependent and ligand-regulated Toxin (intracellular translocation signal-dependent, ligand regulated t oxin Is designated as intralin. (A) [ P1+P2+] But kills the cells but other cell types, ie [P1+P2-], [P 1-P2+] And [P1-P2-Is designed to save] Effector domains that are toxic in the cytosol but not in the nucleus; and Two domains P1 binding to P1 and P2 respectively*And P2*Inside Is a fusion containing two nuclear localization signals (NLS) placed in close proximity. [P1+P2+In at least one other cell, at least one of the NLS of indelin is active (interfered). Not), resulting in nuclear and thus non-toxic intralin. Contrast [P1+P2+In cells, both NLSs are P1 and And P2 (intraline P1 respectively)*And P2*To the domain) It appears to be more screened and also contains cytosolic and thus toxic intralin. Sprinkle. [P1+P2+In cells, P1 and P2 are at least located in the cytosol. Must be placed. (B) Same as A but with intraline The effector domain is toxic in the nucleus but not in the cytosol. this Intraline is one of two cytosolic proteins, P1 and P2, Both lack one [P1+P2-], [P1-P2+] And [P1-P2-] Kill cells Appears to be, but contains both P1 and P2 [P1+P2+]cell Will be saved.   FIG. 3 shows toxins mediated by hybrid dominance (codominance-mediatedt oxin (Named comtoxin). Hybrid Docomotoxin is an effector that is active in the nucleus but not in the cytosol -Domain, domain P1*Degrons placed in or near P2*Contains a nuclear localization signal (NLS) located within or near. P 1*And P2*Binds to intracellular proteins P1 and P2, respectively. Illustration This comtoxin is exclusively [P1+P2-] When you kill cells Be looked at. This is P1containsBut P2Lack. In these cells, P1 Must be located at least in the nucleus, while P2 is a cytosolic Must be quality. Another constraint is that degron d1 must be at least nuclear active. It must be. [P1+P2+] Actually pointed out in cells Mutoxin status indicates that P1 is present in both cytosol and nucleus, and In addition, degron d1 is the opposite of these compartments. Need to be more active. If P1 is mainly in the nucleus, or If d1 is active only in the nucleus, the metabolic properties of this comtoxin are indicated And its selectivity ([P1+P2-] Kill cells ) Appears to remain the same.   FIG. 4 is an illustration showing fission toxin. With this design, toxic effector The two main subdomains have sequences whose binding sites for intracellular protein P1 Separated by the containing insert. P1 of other comtoxins*Unlike domain (FIGS. 1-3), the P1 binding site of fission comtoxin is such that it is bound by P1. Relatively short (peptide large) that remains conformationally mobile unless otherwise Area). In order for this design to work, The affinity between the subdomains of the proteins is sufficient to render their interactions essentially reversible. Should be a minute smaller. A flexible insert between the subdomains of the toxin Binding of either protein P1 or P2 prevents reconstitution of the active toxin Also contains the two binding sites of P1 and P2 arranged so that they will be sufficient for obtain. The resulting comtoxin lacks both P1 and P2 exclusively It is expected to kill cells. Other fission toxin designs are listed elsewhere. Detailed description of the invention   The present invention provides a new method for removing or modifying dangerous cells in multicellular organisms. It is based on the identification of regular and generally applicable strategies. The main idea of this strategy is, for example, Represented by various signals present in biopolymers such as proteins and nucleic acids Based on the characteristics of co-dominance. For simplicity of discussion, the protein system Gunnar and their use as examples Will be used. One of skill in the art will appreciate that the principles described herein may be applied to, for example, nucleic acids. Related extensions, and such extensions are within the scope of the present invention. Will recognize. The protein signal is a degradation signal (degron) and Various translocation signals including nuclear localization signal (NLS) Including but not limited to. NLS is derived from the cytosol of cells Gives proteins the ability to be transported into.   The two signals present in the protein are Independent of other signals of the protein and without significant interference thereby, It is termed codominant if it can exert its effect on protein. More details below The main idea of this invention is to describe the codominant signal part, the protein, as described in A rational and novel combination of the protein interaction domain and the effector domain Can result in the creation of a new class of drugs with selectivity not previously achieved That's what it means. These novel pharmaceutical reagents are referred to herein as comtoxins Dominantly mediated toxins) and a specific example is shown in FIGS. 1-4.   FIG. 1 shows a commutoxin with a degradation signal. Comtoxin of this class Stands for indelin (ligand-regulated toxin dependent on intracellular degron) Would be called. The left column of FIG. 1 labeled “Cell Type” The first protein or polypeptide (P1) or the second protein in the cell in question Absence of protein or polypeptide (P2) (P1-Or P2-)Also Exists (P1+Or P2+) To point out. The column on the right is comtox Each of the three required elements of the component is shown in schematic form. Shown in the right column Thailand Fusion proteins, among others, are suitable expression proteins that encode the fusion protein. It is delivered intracellularly by introducing the vector into the cell. Intracellular expression The introduction of the vector is followed by the transcription and translation of the encoded fusion protein. This In examples, the toxic domain is a protein that is at least toxic in the cytosol of the cell. Quality or polypeptide.   The N-terminal domain of comtoxin in FIG. 1 is the binding domain of the first intracellular protein. Main (P1*) Is disposed adjacent to the first degron (d1). N-terminal The domain flanked by the domains and the toxic domain is the second intracellular protein Protein binding domain (P2*) And a second degron (d2) Including. The first and second proteins are designated P1 and P2 respectively in the right hand column. Is pointed out.   For the comtoxin of FIG. 1, two alternative metabolic Destiny is possible. That is, whether the fusion protein has a short or long life It is misplaced. If the fusion protein has a long lifespan, The toxin will remain in the cytoplasm for a time sufficient to kill the cell. Fusion If the life span of the protein is short, the toxic domain is the degron of commutoxin, highly recognizing and targeting either or both d1 and d2 A ubiquitin-dependent proteolytic pathway that processes Will be understood. The long or short life span of the fusion depends on the P1 in the cell cytosol. Or it depends on the presence or absence of P2. Neither P1 nor P2 is present in the cell In this case, the fusion protein is unhindered (removed of shielding) degron d1 and The life is short due to the presence of d2. Either P1 or P2 exists but If not, there are two fusion proteins One of the co-dominant degrons in the mosquito remains unobstructed (shielding removed) The fact that it would retain its ability to signal the degradation of comtoxin Therefore, the life is still short. However, if both P1 and P2 are present, The other degron (d1 and d2) will be sterically shielded and The lifespan of the composite protein will be long. Thus, the comtoxin of FIG. Kill cells expressing both and P2, but not P1 and / or P2. Designed to save missing cells.   Another example of a comtoxin design is shown schematically in FIG. "Cell type The left column of FIG. 2 labeled "" is the first protein in the cells in question. (P1) or the absence of the second protein (P2) (P1-Or P2-)Also Exists (P1+Or P2+) To point out. Panel A in FIG. Panel B, on the other hand, relates to comtoxin molecules with toxin-specific toxic domains. Comtoxin molecules with nuclear-specific toxicity domains. All drawn in Figure 2 In all comtoxin molecules, the intracellular signal domain has a nuclear localization signal (NLS). ). Comtoxin molecules with at least one NLS that are not sterically hindered are It will be transported from the itsol to the nucleus.   Thus, the comtoxin shown in panel A of FIG. 2 also has P1 in the cytosol. If P2 is also absent, or either P1 or P2 (but not both) Will be transported to the nucleus if present. The toxicity of this comtoxin Because ins are cytosol-specific (see below), their toxic effects Will occur if, and only if, the And this is both Only when the NLS is spatially shielded (ie, both P1 and P2 Will occur only if present in the cytosol of the cell). The tag shown in FIG. Ip comtoxin is referred to herein as intralin (intracellular translocation). Signal-dependent, ligand-regulated toxin).   Panel B of FIG. 2 shows that the effector domain of intralin is nuclear and toxic However, the opposite is true in the cytosol (see below). Intralin of this type is used in cells lacking P1 or P2 or both. It is expected to kill. That is, the selectivity opposite to that of intralin discussed above. (FIG. 2A vs. FIG. 2B). In fact, NLS-bearing commutoxins are P1 and And if and only if both are present in the cytosol, the cell Will remain in the cytosol and will block both NLSs of intratraline (No. 2B). Thus, indelin (comtoxin with degron) (Figure 1) While killing cells containing exclusively P1 and P2, the toxicity domain Intralin, which is nucleus-specific (FIG. 2B), rescues these cells exclusively. In advance The ability to target cells that lack a defined set of proteins is important. Why Thus, cancer cells are dependent on certain regulatory proteins ("tumors") that are present in their normal ancestors. Ulcer suppressor ") (or contains a functionally inactive variant thereof) It is.   Only one P*Contrasts of the constructs of FIGS. 1 and 2 with a type domain It should be noted that it can function as delin or intralin. However While these constructs are not yet commutoxins (The dynamics of codominance is more than one P*Requires a domain). At the same time, these Ligand-controlled toxicity of the new construct appears to be similar to that of commutoxin Can be Thus, it is a natural intermediate in the design of comtoxins. In addition to just one P*Indelin or int with type domain Larin can also be used as a drug specific to only one intracellular target.   Only one P*Conditional toxins of the invention having a type domain It should be emphasized that new drug designs are also representative. Them While selectivity is limited to one protein target, this target is Targets and controls expressed on the cell surface of toxins (also called chimeric toxins) And is intracellular. Only one P of the present invention*Conditional poison of type domain The element is poly-P*A "natural" intermediate in the construction of type domain comtoxins And targeting only one predetermined intracellular protein, Selection of cytotoxic cells in the resulting therapeutic or in vitro mammalian cell culture system It should also be useful as a drug, under conditions that are sufficient for the end goal of choice.   Another type of comtoxin, referred to herein as hybrid comtoxin, is This is shown schematically in FIG. Comtoxins of this type are degron and NLS It has both signal parts. The simplest comb ibis of this class shown in FIG. Syn is an effector domain that is toxic in the nucleus but not in the cytosol. Domain P1*Degron placed in or near, and domain P 2*Contains NLS placed within or near. As before, P1*and P2*The domain is It should be possible to bind to the intracellular proteins P1 and P2, respectively. is there. However, "pure" indelin or intralin (first and In contrast to FIG. 2), this “hybrid” comtoxin is exclusively composed of nuclear proteins. Kills cells containing cytoplasmic P1, but lacking cytosolic protein P2 It is. Only in such cells is commutoxin nuclear (because its N LS is not shielded by the absence of P2 and has a long lifetime (because its degro Is P1-P1*(Shielded by the complex).   Comtoxin with degron and NLS (FIG. 3) is the dual of P1 and P2. [P1+P2-Identify cells from other cell types It seems to fail. Figure 4 shows that the form of selectivity addresses this problem, among others. FIG. 4 illustrates a conditional toxin in a class of mating. The subdomain is conformation Of only one domain, separated (by surface loops) by a chemically movable insert The protein may adopt a (nearly) normal conformation. This conformation In the alternative, the insert protrudes outside the folded domain. An example For example, in vivo folding of the 76-residue protein ubiquitin is By inserting an unrelated 80 residue sequence at the site between the two subdomains of chitin It was shown that they were not actually confused (Johnsson and Warsawski (V arshavsky), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 10340 (1994)). Of the "split" toxin The idea (FIG. 4) is based on these and similar data, and also on the protein Of the conformational mobility of the insert between the two subdomains of Can affect both dynamics and equilibrium aspects of quality folding It also comes from concepts. In particular, the conformationally fixed insert is a protein subdomain It is expected to disrupt or eliminate the interaction between them.   According to the diagram in FIG. 4, the two subdomains of the toxic domain contain intracellular proteins. Binding site of protein P1 (P1*)). Other Comt P1 of Xin*Unlike the domain (Fig. 1-3), split-comtoxin (Fig. 4) P1*The site is conformationally accessible, unless it is bound by P1. A relatively short “peptide size” (about 10 to about 40 residues) that remains mobile Area. The construct of FIG. 4 is toxic in cells lacking P1, but Cells containing P1 appear to be relatively non-toxic. Toxin subdomain The mobile insert between the two is either binding of the intracellular protein P1 or P2. P1 and P1 arranged to appear to be sufficient to impair the reconstitution of the active toxin And two binding sites for P2. The resulting comtoxin is It seems to kill cells that lack exclusively both P1 and P2. (Only one Schizophrenia containing a P1 binding site represents a novel design and useful therapeutic agent On the other hand, note that it is not yet a commutoxin by strict definition. Because co-dominance and multiprotein binding sites are so far needed here Because it is not. The simplest "true" fission comtoxin is protein P1 and And appears to contain at least two protein binding sites, P2 and P2. Easy terminology To achieve this, the construct shown in FIG. 4 is also referred to as "comtoxin". Would. )   In order for split-comtoxin to work, a subdomain of the toxicity domain Affinities between should be small enough to make their interactions essentially reversible It is. This eliminates its irreversible activation before encountering P1 of the toxicity domain (Fig. 4). The affinity between the subdomains of the toxicity domain In some cases, it has been used to regulate the affinity between ubiquitin subdomains. (Johnsson and Walsh Varshavsky, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 10340 (1994)).   One particular example of a fission toxin design is barnase, a bacterial bacillus.   Ribobo secreted by amyloliquefaciens (Bacillus amyloliquefaciens) Use nucleases. Barnase is a 110-residue tandem that lacks a disulfide bond. It is a park. It is a model for protein structure and folding Extensively studied. In particular, two fragments of barnase (residues 1-36 and And residues 37-110) reassociate upon mixing and have almost normal structure and thermal stability. Have been shown to be able to form an active enzyme (Sanco and Verst ( Fersht), J. et al. Mol. Biol. 224: 741 (1992)). These findings, as well as Barner Knowledge of the three-dimensional structure of zeolites and similar studies of split ubiquitin cited above (Di Johnsson and Varshavsky, Proc. Natl. Acad. Sci. U SA 91: 10340 (1994)) shows a mobility inserted between residues 36 and 37 of barnase. Peptide linker is involved in the assembly and coalescence of the two subdomains of barnase. Finger that appears to protrude outside the folded Pluck.   P1 binding site of fission toxin that regulates reconstitution of active barnase (Figure 4) From various candidate sequences Can be chosen. For example, tyrosine residues phosphorylated in a predetermined sequence context Is a synthetic peptide of 10-15 residues in length, which is a so-called SH of a specific protein. It has been shown that it can form a tight complex with the two domains (Felder) Et al., Mol. Cell. Biol. 13: 1449 (1993)). SH2 domain is a transmembrane receptor Are present in a variety of regulatory proteins, including regions exposed to the cytosol. S A common feature of the H2 domain is a tight complex with sequences containing phosphotyrosine residues. Each SH2 domain is capable of forming phosphotyrosine. Recognize specific sequence motifs contained. Thus, the two sub-domains of barnase Relatively linking the main and binding to specific intracellular proteins containing SH2 The present invention relates to fission toxins containing fission barnase with short (10-20 residues) linker sequence. May function as a conditional fission toxin. The activity of this toxin is It is regulated by the binding of the contained intracellular protein to the peptide linker, Conformation (mobile in the absence of the bound SH2 domain; Relatively fixed in the presence), but the efficiency of reconstitution of active barnase and hence Will determine the overall activity of this fission toxin based on barnase.   More complex fission comtoxins, for example, have both P1 and P2 nuclear proteins. Even if it is quality [P1+P2-] Design to distinguish cells from other cell types Can be In addition to the P1 binding, effector domain of the fission toxin (FIG. 4) , This comtoxin is an unconditional NLS, P2*Domain or nuclear tan Ligands for protein P2 and P2 and P2*Can be shielded by the complex between More adjacent degrons are also found. This split commutoxin is exclusively , Nuclear protein P 2 but is expected to kill cells lacking nucleoprotein P1. That Indicates that only in such cells, the longevity of commutoxin is long (because degron is -P2*Has a toxicity domain that is shielded by the complex and is active (because of toxicity P1 between subdomains of a domain*The insert containing is bound by P1 And therefore remain mobile). These designs Cytosolic-specific variants of the protein are also possible. Other polymers, such as RNA It can also fold into the ligand binding domain and, like degrons Comtoxins based on nucleic acids should also be viable due to possible signal It is.   Having discussed specific examples of comtoxin, we will discuss those elements more completely This is very important. In a preferred embodiment, the comtoxin has at least three components. (1) Effector domain, (2) First intracellular protein binding domain A first co-dominant intracellular signal portion located in close proximity to Second co-dominant intracellular signaler located in close proximity to the intracellular protein binding domain An amino acid copolymer (eg, a fusion protein) that includes an amino acid moiety. first There is no strict requirement that the first and second intracellular proteins be different. In addition, as used in this context, the term "intracellular protein" It should be understood that the peptides and polypeptides within are also encompassed. Before In vivo half-life and / or intracellular of commutoxin as discussed in Determining the selectivity of commutoxin by affecting its localization is Or to their binding site located in close proximity to the second co-dominant intracellular signaling moiety Of the first or second protein It is a union.   Comtoxin is an amino acid copolymer having a predetermined sequence identity. It can be produced by any of the known methods of producing. However, Comtoxy The preferred method of constructing and producing proteins employs recombinant DNA technology. so DN encoding the required comtoxin element by the use of conventional techniques A is isolated from a biological source (s) and site-directed mutagenesis Modified as needed using techniques such as firing.   Preferably, amino acid segments that provide the required function (eg, peptides, The minimum number of nuclei required to encode Leotide is employed. Each of the required elements of the comtoxin molecule is easy To encode a functional comtoxin element Determining the minimum length of an NA fragment is a matter of routine experimentation. As a result The resulting DNA fragments are ligated together using standard recombinant DNA techniques. Reads translated into a fusion protein containing all required comtoxin elements Create a frame. Over the past decade, many amino acid sequences have Ker, an endoprotein present in the bloodstream, intercellular voids and inside cells A sequence that forms a hydrophilic and mobile segment of the polypeptide chain that is relatively resistant to It is shown that it can be used. Especially wide range of suitable linkers The collection emerges from the design of a single-chain antibody, in which the linker sequence is the antigen of the light chain. The binding domain is linked to a similar heavy chain domain.   The open reading frame prepared as described above contains a transcription promoter and And inserted into a DNA expression vector containing other sequences required for expression . Selection of an expression vector from among many available choices is primarily It depends on the cell type for which expression is desired. True, as discussed more fully below Nuclear expression vectors are preferred for many applications.   Alternatively, comtoxin is prokaryotic in bacteria (eg, E. coli). Expression of it via the expression vector and the resulting overexpressed protein Purifying the protein and bringing the purified protein into direct contact with target cells Can also be produced. Comt when produced for use in this manner Xin is an addition that allows its translocation into the cytosol of cells Should also have a generic domain. (For purposes of clarity, the term "cytoplasm" The term refers to the interior of the cell outside its nucleus, while "cytosol" It is mentioned that there is a cytoplasmic environment outside of other compartments surrounded by membranes. For example, complete lysine, complete Pseudomonas exotoxin A and These transcripts are present in a variety of natural toxins, such as The use of "slocation" domains has been widely reported in the prior art. Typically , Such reports refer to conventional today's chimeric toxins (Vitetta ) Et al., Imm. Today 14: 252 (1993), Pastan et al., Annu. Rev. Biochem. 6 1: 331 (1992)). The basics between the current chimeric toxin and the comtoxin of the present invention The major qualitative differences are (1) that the current chimeric toxin recognizes a surface marker. Possible but not intracellular, and (2) the current chimeric ibis Syn is, in principle, a multi-target combination that is characteristic of comtoxin. It does not allow selectivity.   An effector domain places its effector at a predetermined location in the cell. When delivered, they cause certain effects, such as cell death or its terminal differentiation. Is a protein or polypeptide that can exert . Thus, the effector domain of comtoxin, when delivered to cells, It can be derived from a protein or polypeptide that acts as a toxin. For example, Rishi A chain (and similar plant toxins), exotoxin of Pseudomonas And many others including the toxicity domain of diphtheria toxin Toxins are known in the art. As previously discussed, certain toxic proteins Intracellular compartment specificity of a protein or a polypeptide, the substrate is located in the cytosol Comtoxin to alter selectivity of but not nucleared comtoxin It can be used together with the design. Such proteins or polypeptides Examples include diphtheria toxin and Pseudomonas exotoxin A Both of which extend ribosylation (and thereby inactivate) ADP. Inhibits protein synthesis by long factor 2 (EF2). Most of EF2 is a site Contains toxic domain of Pseudomonas type because it is sol Comtoxin translocation from the cytosol to the nucleus It appears to be physically separated from the substrate.   The effector domain states that its introduction into a predetermined cell location May be from any protein or polypeptide that is thought to cause . For example, deoxyribonuclease is located in the nucleus of target cells (but in the cytosol). Not) if introduced into a toxic effect It appears to act as a ter domain. In fact, EcoRI is in vivo (yeast yeast Cuts the nuclear DNA in Saccaromyces cerevisiae) Cells have been shown to kill (Barnes and Rine, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 1353 (1985)). The substrate is present in both the cytosol and the nucleus. Examples of toxic domains that are present include, in addition to the ricin A chain, RNase A and Balner. Ribonucleases such as zeolites. These produce the traditional chimeric toxins (Rybak et al., J. Biol. Chem. 266: 21202 (199 1), Prior et al., Cell 64: 1017 (1991)).   Because the goal of treatment is to render harmless cells harmless, a series of useful Vectors are not limited to cytotoxic proteins. This series includes, for example, cells Include transcription factors whose presence in E. coli leads to growth arrest and terminal differentiation (Vai Weintraub, Cell 75: 1241 (1993)). In particular, My muscle cells Expression of muscle-specific transcription factors, such as oD or myogenin, is Causes the cells to differentiate. Under normal conditions, these proteins It is expressed only in meat and only when appropriate. Its effector domain is Myo Comtoxins based on D, myogenin or similar transcription factors are Should be able to cause terminal differentiation, but Other cells are not possible.   Regarding co-dominant intracellular signals, a variety of such signals have been described in the literature. ing. For example, a short in vivo half-life may result in a distinct degradation signal, The protein may be provided to the protein by one or more of the degrons (Warsaw Varshavsky, Cell 64: 13 (1992), F Hershko and Ciechanover, Ann. Rev. Biochem. 61:  761 (1992)). The best understood intracellular degradation signal is called N-degron. (Warshavsky, Cell 64: 13 (1991)). This signal is The destabilizing N-terminal residue of the protein substrate and an internal lysine (one or more) )including. The propensity of N-degrons with different destabilizing residues is called the N-terminal rule. Ie, the relationship between the in vivo half-life of a protein and the identity of its N-terminal residue. It is a ream. The lysine residue of the N-terminal substrate is a site for forming a multi-ubiquitin chain, It is required for substrate degradation.   Ubiquitin is primarily associated with proteolysis because of its covalent binding to other proteins It is a protein that plays a role in many processes through the pathway. Recognition of N-terminal substrate Are enzymes whose components are ubiquitin-binding enzymes (one of several such enzymes in cells) And N-recognin or proteins called E3 Mediated by a complex that defines Targeted, multi-ubiquitinated groups Quality is due to the 26S proteasome, a multicatalytic, multisubunit protease. Decomposed like processing. N-terminal rule, ubiquitin fusions and related Aspects of the technology are described in U.S. Pat.Nos. 5,132,213, 5,212,058, 5,122,463, Varshavsk, including 5,093,242 and 5,196,321. y) et al. are the subject of a number of U.S. patents assigned to U.S. Pat. Incorporated in   In vivo of proteins with strongly destabilizing N-terminal residues such as arginine Half-life can be as short as 1 minute, while the stabilized N-end like valine Identically expressed with terminal residues and otherwise identical The proteins have a half-life of more than 20 hours, and the steady state of these proteins in cells It results in a difference of more than 1,000 times between the concentrations of the states. Ubiquitin-dependent tan Protein degradation systems (including the N-terminal rule pathway) share many components of the 26S proteasome I do. The differences between these systems include their distinct complexes that target, and Recognin binds to degradation signals other than N-degron. In addition to N-degron Amino acid sequence that functions as a degradation signal and is transplantable to other proteins Is, for example, a “break box” of a short-lived protein called cyclin ( Glotzer et al., Nature 349: 132 (1991), Ciechanov er), Cell 79:13 (1994)) and S.M. Short-lived S. cerevisiae Two specific regions of the transcriptional regulator Matα2 (Hochstras ser) and Warshavsky, Cell 61: 697 (1990)).   The property of codominance is not limited to degradation signals. Degron discussed above A sig that gives proteins the ability to enter a compartment surrounded by a membrane for similar reasons Null (Schatz, Protein Sci. 2: 141 (1993), Osborne and Silver, Annu. Rev. Biochem. 62: 219 (1993), and Dingwoo Dingwall and Lasky, Trends Biochem. Sci. 16: 478 (1991)) , Independent of each other if they are in spatially distinct regions of the same protein Will work. Discussions herein are limited to nuclear localization signals (NLS) But, but also other autonomous signals, especially other translocation signals It is also related to comtoxins.   Proteins smaller than about 60 kDa are nucleated by diffusing through nuclear pores. Pore-mediated transport of larger proteins, Requires the presence of at least one NLS accessible to the components of the slocation system. N LS is a short sequence (10-20 residues) rich in lysine and arginine, Their steric accessibility in proteins can be attributed to nuclear translocation signals Seems to be sufficient for their activity as. Many proteins with NLS Enters the nucleus shortly after their synthesis in the cytosol, but some protein Transport is not structural. These NLS are often sterically shielded NLS Must be "activated" by removing the shielding. Comtoxin concept An example related to is the mammalian protein p110, the transcription factor NF-κB Is a precursor containing the NLS of the p50 subunit. p110 is cytosol It is shown to survive. Because the C-terminal half region of p110 is the same Three-dimensionally shields NLS located in the N-terminal half of the protein (p50 region) Because. In contrast, it is the product of proteolytic processing of p110 The protein p50 has an active (unhindered) NLS and is transported into the nucleus Is done. Nuclear uptake by shielding NLS in the NF-κB family of transcription factors Other examples of subtle and precise adjustments of the object are also described (Liou and Balti) More (Baltimore), Curr. Op. Cell Biol. 5: 477 (1993), Henkel et al., Cell 68: 1121 (1992), and Beg and Baldwin, Genes Dev. 7: 2064 (1993)).   The concept of the present invention is to produce a new class of reagents named comtoxins. Based on the co-dominant properties of biopolymer signals. Comtoxin Function of metabolic stability of comtoxin (half in vivo) Target) or its location within the cell (eg, cytosol versus nucleus) Comtoxin binding domain by their protein ligands in cells (this paper By the way, P*Depends on occupancy (referred to as type domain) (see Figures 1-3) Based on the fact that. One important feature of comtoxin, this dependence, The signal portion of the protein is a large (tan) that targets specifically to the signal portion. Distinct regions of the protein surface recognized by the complex (of the size of the protein) Made possible by the fact that The physical bulk of the targeting complex, and Given the relatively large area occupied by the signal portion on the protein surface Part of the signal part of the protein by another protein sphere bound nearby Signal due to the respective complex targeting even the primary disturbance (steric occlusion) It appears to be sufficient to prevent productive joining of the parts.   Thus, the P of comtoxin*Type domain eg degron or NL Positions adjacent to selected signal moieties, such as S, are intracellular protein ligands Comtoxin P*When binding to the type domain, three-dimensional shielding of the signal part Enables shielding (FIG. 1-3). The term "adjacent" or "adjacent" It is not possible to specify clearly and in advance the range of distances covered by On the other hand, the above considerations suggest that the screenable signal portion and P*Suitable for type domain Relative to each other for a particular comtoxin design Point out that there will be many. Therefore, the protein binding domain Synthesizing fusion proteins located at varying distances from the main is routine Will be a problem for the experiment. Intracellular signal domain functions Given the ease with which they can be assayed, many such fusion proteins can be To determine the extent to which protein binding interferes with signal domain function Can be assayed. This impairment of the intracellular signal domain by steric shielding Inactivation results in alteration of the intracellular fate of the commutoxin molecule.   Comtoxin P*Type domains are specific, predetermined intracellular triggers. (Eg, specific intracellular proteins P1, P2, etc.) It is. Ideally, a series of intracellular ligands of comtoxin, ie, eliminated One group that defines the cell type to be used is the amount of protein produced by the targeted cell population. It should be selected by conducting a detailed survey of the park quality. Specific cell ties Protein composition, especially of normal and tumor-derived human cells. (Eg, Hall et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 1927 (1993)). However, the information gathered so far is incomplete for most cell types. You. Therefore, useful strategies are overproduced or present in target cells. From a series of intracellular proteins already known to either The choice is to choose a ligand. Most (but not all) of the latter protein Non-target cells.   Tumor suppression possibly as a result of gene amplification contributing to the malignant phenotype of cells Lacks and differentiates wild-type variants of the protein (expressed in the normal ancestor of this cell) Consider a tumor cell that overproduces this protein. For example, many (but not all) No) Human breast cancer lacks or functionally suppresses the tumor suppressor protein p53. Contains inactive mutants. Furthermore, many of these tumors contain the protein c-My c (some other tampa Overproduction). Contains P1 protein but not P2 protein Comtoxins, which exclusively kill cells that lack quality, have essential selectivity for such settings. I do. P1 of this comtoxin*While the domain appears to bind to c-Myc , P2 of this comtoxin*The domain appears to bind to wild-type p53. However, it does not bind to that mutant variant in certain cancers). This non-comtoxin Even selective intracellular delivery kills cancer cells lacking p53 that overexpress Myc However, if not all of the organism is rescued, Be looked at. Because normal cells contain p53, some, if any, p5 Because normal cell types lacking 3 do not appear to overproduce c-Myc. You. In addition, the selectivity of this comtoxin, if necessary, will sharpen the description of the target cells. Degron, which binds to a third intracellular protein, P3, which is selected to be Or P3 containing NLS*By adding a domain to it, Can be increased.   This example illustrates a strategy that can also be used with other anti-tumor comtoxins. Details In the cases that have been analyzed in detail, cancer cells have at least the following characteristics: Absence (or reduced production) of a protein expressed in the preceding cell, normal Of mutants of proteins expressed in ancestral cells and expressed in ancestral cells Wild-type or mutated protein not expressed (or weakly expressed) Different from their normal ancestors by the combination of any overproduction of Was found. Thus, infected by a specific virus against a specific cancer Comtoxin design to cells and also to other unwanted cells It is possible to select the optimal group of intracellular ligands for in Should be. Examples of the latter include cells forming atherosclerotic plaques and intravascular neovasculature. Skin cells, their selective resection appears to block blood supply to metastatic tumors It is.   P*Selecting a protein binding site, called the type domain, requires only one P in mutoxin molecule*Unwanted homodimerization of type domains Should be recognized. Because it appears to interfere with the function of the commutoxin That's because. As you can see, P*Type domains form high-affinity homodimers While not forming its intracellular partner (P1*Type protein) and heteroda It should be possible to form an immer. Alternative P*An example of a type domain is (1) a natural protein ligand of a P1 type protein, (2) a P1 type A peptide-sized fragment of the natural ligand that retains affinity for the protein, (3) a single-chain antibody or a fragment thereof specific to a P1-type protein; And (4) non-peptidic low M of P1-type proteinrLigands of You. This latter possibility is delivered directly (delivered via expression vector mediated Comtoxin (as distinguished from comtoxin).   The single-chain antibodies described in item (3) above are described in the prior art (eg, Whitlow and Filpula, Methods 2: 97 (1991), Vietlow Vitetta et al., Imm. Today 14: 252 (1993) and Pastan et al., Annu. R eview Biochem. 61: 331 (1992)). P of this class*The type domain is Tumor-specific fusion tags produced by oncogenic chromosomal translocation Includes single-chain antibodies to the protein junction region. These mutant proteins Quality is tumor cells Occurs early in the evolution of this lineage, seems to be required for a malignant phenotype, and Is a particularly suitable class of P1 type proteins.   Construction of single-chain antibodies against specific proteins or specific regions of proteins First, the production of monoclonal antibodies with the required specificity, and second, D containing a reading frame encoding a single-chain control of this monoclonal antibody. Association of NA fragments. The latter stage involves the production of antibody-producing hybridoma cells. In the cell, two genes encoding the protein binding domains of the heavy and light chains of the antibody Polymerase that amplifies related non-adjacent regions of the gene and fuses them in the same open reading frame It is performed using a chain reaction (PCR). Both stages of this process (essential singularities Production of hybridomas secreting neutral antibodies and single-chain variants of these antibodies PCR-mediated construction of transgenes) is now standard and routine for those skilled in the art. This is the treatment of the patient. In addition, many potential targets of comtoxin (ie, Proteins P1, P2, etc.) are cancer proteins, tumor suppressors and other Is a regulatory protein for Antibodies (and the corresponding hybridoma cell clones that produce these antibodies) ) Can be selected for the construction of the corresponding single-chain antibody; In many cases, it will be possible to bypass the initial hybridoma production step. ( This latter step involves the development and development of years of technology for producing monoclonal antibodies. And completion (eg Harlow and Lane) (Ed.), Antibodies, A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor)   Laboratory (Cold Spring Harbor Labratory), Cold Spring Harbor Bar, New York (1988)). )   Both in vivo and in vitro applications for the comtoxin molecules of the present invention Disclosed. A typical in vivo application is to remove dangerous cells or In a treatment regimen designed to be harmless (non-split). For example, Cancer has been diagnosed in a patient and its selectivity targets tumor cells in this patient Comtoxins that are appropriate to be designed as described above Think about the situation. Two alternative delivery routes for this comtoxin are (1) Comtoxin expression in blood vessels or (2) target cells.   Delivery via intravascular route (Gilman et al., Eds., The Pharmacological Ba sis of Therapeutics (Pergamon Press, New York, 1 990), not only is the toxin domain from the cell surface Also possesses a domain that mediates the translocation of protein fusions to the sol Should. This aspect of comtoxin delivers directly (as distinguished from expression-based Strategy), as well as similar aspects of current immunotoxins. (Vitetta et al., Imm. Today 14: 252 (1993), Pastan) Et al., Annu. Review Biochem. 61: (1992), and Olsnes et al., Som. Ce ll Biol. 2: 7 (1991)). If necessary, send comtoxin as protein. The first step is to use a drug such as an antibody that binds to a surface marker on the target cell. By fusing comtoxin to the main, it becomes partially cell type selective. obtain. Critically, and in contrast to the current situation with chimeric toxins, the aforementioned table Area markers are correct without significantly increasing the nonspecific toxicity of comtoxin. May be present in more than a single target cell. In fact, the conditional toxicity of comtoxin is After it enters the cell Is determined by the environment in which The quality "feature" does not appear to affect cells different from the targeted one.   One advantage of the direct delivery strategy is that it is vector-mediated Circumvent the potential problem associated with the delivery of One of direct delivery A potential drawback is that otherwise identical in vivo delivery is mediated by the expression vector. Compared to delin, multi-domain commutoxin (due to the presence of additional domains ) Larger size. Comtoxy using any of these delivery strategies Testing is technically straightforward, requires exclusively existing technology, and A prudent experimental approach is important because it can be directly and objectively evaluated. Use both strategies in the assessment of mutoxin and compare the results. It seems to be.   Comtoxin can also be delivered into cells by mediation of an expression vector. This Both of these approaches involve medical interventions from cytotoxic treatment to gene therapy. Progress in improving the bioavailability of proteinaceous drugs used Part of the ongoing effort. Insufficient selectivity issues are all current cytotoxic strategies Is common to That is, the effector reaches its intended subcellular compartment Cells seem to be killed regardless of whether they were targeted or non-specific bystanders is there. For example, one difficulty with current immunotoxins is that they mainly affect the liver. But but not only their non-specific toxicity. Duration and intensity of treatment This toxicity, which imposes limits on both, is due, in part, to intravenously administered immunotoxins. Arising from the clearance of the toxin by reticulum cells (Vitetta itetta) et al., Imm. Today 14: 252 (1993)).   In contrast, even the non-selective delivery of the comtoxins of the invention to most non-target cells Not expected to have any effect. This feature of comtoxin makes for a much larger treatment Produces an index (ie, significantly greater tolerable intensity and duration of treatment) . If necessary, the first step in the delivery of comtoxin is to target It can be made selective by fusing it to a domain that binds to the above surface marker. Critically, this marker greatly increases the nonspecific toxicity of comtoxin Can be present in more than the correct target cell without the need.   Comtoxins designed for delivery by expression vectors are It appears that it lacks the "cross-compartment" domain required for indirectly delivered controls. This Vector of retrovirus vector, adenovirus vector, different virus Vector, or simply naked in a gene delivery system such as a liposome-based delivery system May be any of the following DNAs. Virus vector and liposome-based Both gene delivery systems have been successfully used in approaches to gene expression in intact animals. ing. Several types of vectors for gene therapy and other applications are already available (Yee et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 9564 (1994)). Mulligan, Science 260: 926 (1993) and Anda See also Anderson, Science 256: 808 (1992). These vectors are In cell culture systems, in complete animals, and in human patients with appropriate preliminary testing. It can be used for delivery of comtoxin. Viral and plasmid based vectors Recent advances in the design of tars (eg, Nabel et al., Proc. Natl. Aca d. Sci. USA 90: 11307 (1 993) and Mulligan, Science 260: 926 (1993)) And quiescent cells can be transfected and Either specific or almost non-selective for cells with surface markers , Resulting in a non-replicating vector that is useful. For gene therapy and other applications Such vectors in use (eg, Mulligan, Science 260: 926 (1 993) and Anderson, Science 256: 808 (1992)) It is a powerful means of delivery for delivery.   Comtoxin can also be used for various in vitro applications. For example, white blood Comtoxin disrupts normal bone marrow cells in bone marrow transplantation of diseased patients Selective for leukemic cells from patient bone marrow samples (for subsequent reinfusion) Can be used to remove High-dose chemotherapy with bone marrow stem cell rescue , Currently leukemia, lymphoma, and more recently glioblastoma and other metastatic solids It is a standard and sometimes curative treatment for a variety of cancers, including tumors. Current trunk A common step in all cell rescue protocols is bone marrow ablation chemotherapy Requires that a portion of the patient's bone marrow be recovered prior to use. Resulting short-term The in vitro bone marrow cell culture system is then Prior to reinfusion of the purged bone marrow into a patient who has been removed by dose chemotherapy, It is treated to remove any malignant cells present therein.   The current method of selectively killing malignant cells in bone marrow cell cultures is based on conventional chimeric Requires processing in thin (Vitetta et al., Imm. Today 14: 252 (1993)). ), Which are cytotoxic effector domains and markers A domain (typically based on an antibody) that binds to structures on the surface of the target cell. Ki This design of mela toxin has led to the majority of leukemias from bone marrow explant tissue culture systems. Often removes sexual cells, most of which have lineage-specific surface markers Is sufficient, but not always. Unfortunately, non-hematological cancer Many types of tumor cells include more surface markers than certain types of leukemia Considerably more heterogeneous with respect to Thus, bone marrow in vitro prior to its reinfusion Complete, reliable and selective removal of metastatic tumor cells from a given culture system is generally a solution. It remains an issue to be addressed.   In contrast, the comtoxins of the present invention (as distinguished from those on the cell surface) Due to their higher multi-target selectivity and sensitivity to intracellular markers, Provides an alternative and more selective means of in vitro bone marrow purging of cancer cells It is. Example Example 1: Construction and testing of indelin   The first test of the efficacy and selectivity of indelin is not in whole animals, Hosted in a technically less damaging setting for mammalian (human) cell culture systems There will be. The use of human cell culture systems, e.g., thymus Indelivery in laboratory animals, such as mice, using incomplete "nude" mice Subsequent testing of the efficacy and selectivity of the application. Vector in cell culture system -Mediated delivery of indelin is technically straightforward. Because (human Short-term or long-term transfection of mammalian cells (including cells) Several high-efficiency vectors and protocols are available for You. Briefly, [P1+P2+The specific indelin test shows that this reagent Is not performed ([P1+P2-], [P1-P2+] Or [P1-P2-]) On cells [P1+P2+] (Directly or by mediation of an expression vector) When introduced, it is exclusively (or almost exclusively) [P1+P2+] Need to decide whether to kill the vesicles.   Indelin to be designed in this example has a short C-terminal domain. (5-20 residues) the "upstream" domain closest to the linker sequence (P2*) This is a multidomain fusion that is the A chain of lysine linked. Domain P2*Is Domain P1 in order*Is combined with Simple sequence, relatively hydrophilic linker GG GSGGGSGGGSGGGS (in single letter amino acid abbreviations) Will be used first to join the main. First and second degron Is the protein P1*Binding to the first degron inhibits the activity of Parkinous P2*Domain P, such that binding to 1*And P2*Will be located in or near it.   Nucleic acids encoding the various elements of the indelin molecule are derived from naturally occurring sources. Will be separated and by conventional techniques, e.g. A suitable expression vector such as the pSG5 vector sold by Meeting within the clinic. This vector contains the SV40 early promoter and the mammalian Contains other suitable features for expression of the inserted gene of interest in animal cells , A 4.1 kb "shuttle" plasmid for E. coli and mammalian cells. Re Due to short sequences such as anchor sequences, DNA is custom made by synthetic techniques Will. The toxicity domain employed would be the A chain of ricin (another cytotoxic effector, For example, the toxic domain of the exotoxin of Pseudomonas The toxic domain of ria toxin can also be used to construct indelin). Re The deduced amino acid sequence of the A chain of syn can be found, for example, in Funatsu et al. 3: 1157 (1991)). In this experiment, the effort was This would not be done to reduce the size of the toxicity domain by law. Like In addition, a fragment containing the cDNA encoding the complete ricin A-chain was For example, plasmid pRA229 (Ready et al., Proteins 10:27). 0 (1991)).   P*Degradation signals to be located within or immediately adjacent to the type domain (data Glon) may be selected from among several currently known degrons. First study The degradation signals employed in are the N-degron and cyclin Degron as defined by N-degron is biochemical and genetic Has been analyzed in great detail and is understood in considerable detail (Warsawski (V arshavsky), Cell 69: 725 (1992)). Some simple variants of N-degron Described and analyzed (Varshavsky, Cell 69: 725 (199 Commented on by 2)). The simple N-degron adopted in the first study is By Bachmair and Varshavsky (Cell 56: 1019 (1989)) Would have been described. This N-degron was subsequently used for E. coli La. Arginine (Arg) -like instability followed by a sequence of 45 residues from the c repressor Includes N-terminal residues that The corresponding treatments, sequences, and plasmids Along with the restriction enzyme cleavage map, In Bachmair and Varshavsky (Cell 56: 1019 (1989)) Described in more detail. Degro defined by cyclin's "destruction box" As for the sequence involved, the sequence involved is encoded by a particular fragment of plasmid pAG132. (Glotzer et al., Nature 349: 132 (1991)).   In the first experiment, at least the following intracellular proteins: 1) HPV16 E6 protein of oncogenic human papillomavirus (HPV) such as Binding to the E7 protein of HPV*Type domain is used Will be. The E6 and E7 proteins of the oncogenic human papillomavirus are One of the preferred intracellular targets for the design and testing of the comtoxins of the invention One. Anogenital cancer, especially female cervical cancer and certain human papillomaviruses A strong association with HPV (HPV) has been established by a number of detailed studies. Uterus Cervical cancer alone causes more than 500,000 deaths worldwide annually. High risk HP V includes HPV-16 and HPV-18, which are potentially precancerous and Associated with some desquamating intraepithelial neoplasia. Overall, over 90% of cervical cancers May contain DNA of one of the high-risk HPV types. Scheffner et al., Curr. Topics Microbiol. Immunol. 186: 83 (1995)).   Although the HPV genome encodes about six proteins, Only two, HPV proteins E6 and E7 are consistently expressed in cervical cancer And that the tumorigenic effects of HPV are specifically mediated by these proteins. And strongly suggest. Recent studies have shown that the E7 protein is a retinoblastoma protein (Rb ), A nuclear protein called Specific complexes containing regulatory components of networks that prevent uncontrolled cell growth Are shown to act. The Rb protein is therefore a tumor Acts as a suppressor. HPV E7 protein and cells infected with HPV Complex formation between the Rb protein and the corresponding cell line Interfering with the tumor suppressor function of Rb that contributes to transformation.   A second cancer-associated HPV protein, E6, activates another cellular tumor support called p53. Specific binding to the Lesser protein has also been shown. E6-p53 The formation of the complex not only disrupts the function of p53 to suppress proliferation, but also It also results in accelerated degradation of bound p53, reducing the concentration of p53, and Thereby effectively inhibiting the function of p53 in more than one way (Fibreg Huibregtse et al., EMBO J. 10: 4129 (1991)).   No curative treatment for HPV-derived metastatic cancer is currently available. This A common reason for and other non-curable metastatic cancers, which are the majority of cancers, are cell surface Low molecular weight cytotoxic drugs that recognize the above markers and current chimeric toxins That means we can't distinguish between cancer and normal cells. In contrast, the present invention E6 / E7-specific comtoxin (more specifically, indelin) is expressed in target cells Seems to be sensitive to the presence of parts E6 and E7, and therefore It is likely to rescue normal cells that lack these HPV-derived intracellular (nuclear) proteins .   Before describing the construction of E6 / E7-specific indelins, the P1*You And P2*Domains (these domains are collectively P*Show as type domain General requirements) are easily considered. These requirements are as follows. That is, (i) P*The type domain is Intracellular (cytosolic or nuclear) protein P1 or P2 (by designer These proteins are selected to include the “features” of the target cell protein). (Ii) P*Type domains form high-affinity homodimers Should not, (iii) P*A type domain can be either as part of that domain or Either in its immediate vicinity, to cytosolic and / or nuclear indelin It should contain sequences that give a short half-life (degradation signals).   Given these constraints, a suitable P*The type domain is the protein P1 Or binds to a natural protein ligand of P2 or, for example, P1 or P2 Can be any of the single chain antibodies. P*Single-chain antibodies as type domains Use eliminates the problem of homodimerization that natural ligands may be prone to, It is also P*Also enables standardization of type domain design. That Suggest that single-chain antibodies to different protein domains share a common "nuclear" antibody structure. Because it has. Finally, P*The use of single-chain antibodies as type domains Vector-mediated delivery of indelin is technically unscrupulous. Because conventional (multi-chain) antibody molecule association is not required for single-chain antibodies It is.   The actual construction of E6 / E7-indelin is initially separate, E6-inderin and And E7-indelin. these Only one P*Indelin of the type domain is E6 of HPV16 and / or Or a human cell culture system that either lacks or expresses the E7 protein Can be tested and, if necessary, Can be adjusted (see below). Then the more complex, co-dominant comtoxin (E6 / E7-Indelin) has only one P*Type domain precursor (E6 -Indelin and E7-indelin). These "middle Even the "body" is the only P in the design of E6 / E7-Indelin*Typed Mei It should be emphasized that protein constructs are expected to be useful drugs on their own. It is. This type of conditional toxin regulated by ligand (E6-indeli Or E7-indelin) are sensitive to only one ligand per drug That said, the ligands themselves are intracellular proteins (E6 or E7). Thus, the indelin of these single P * -type domains (E6-Indelin and E7-Indelin) recognize cell surface markers but However, their design does not allow them to be sensitive to specific intracellular markers Have a selectivity that differs from and is not achievable with current chimeric toxins. Would own in. HPV-induced cancers have both E6 and E7 tamper E7-Indelin (or should be replaced) to produce protein E6-Indelin) has been demonstrated in cell culture settings and later in human patients. May be found to be sufficient for the selective removal of cancer cells. So why is it more complex Construction of a crude, co-dominantly mediated comtoxin-type E6 / E7-indelin And then try to use it? The answers discussed in the following sections are two-sided It is.   First, cells containing both E6 and E7 of E6 / E7-indelin were identified. The ability to exclusively kill and rescue cells that lack even one of these proteins is E6 / E7-indelin of the xin type is relatively weak In vivo "noise" of complex and non-specific protein-protein interactions (Only one P such as E6-inderin or E7-inderin*Typed Considerably smaller (than main indeline) making it confusing. For example, E6-A Ndellin's P*E6 protein that forms a type domain and has high affinity (see below) Normal cells lacking HPV E6 and E7 proteins By chance, even with relatively low affinity (normally cross-reacts) In this case, this cross-reactivity is due to the E6-indelivery against cancer cells containing E6 / E7. Can adversely affect the desired selectivity of the protein. Same is true with E7-Inderin It seems to be. In contrast, the E6 / E7-indelin of the comtoxin type is selective It appears to be significantly more resistant to this confusion that reduces gender. Because For it to be present, this E6 / E7-indelin's E6 binding and E6 7-linked P*Type domains also do not bind to normal cellular proteins Must be significantly smaller for any particular cell line. This is a likely event. Thus, comtoxin-type E6 / E7-in Delin is the only P*Only selective over type domain counterparts Rather, its selectivity is also stronger against the other types of confusion described above.   Second, as a basis for the first test for indulin class commutoxin, H By focusing on PV-induced cancers, one can actually draw on the virus. Not caused but instead the result of a (multiple) mutation of a particular cellular gene Is an area of convenient testing for other relatively prevalent and non-curable cancers. Choose. As discussed above, these cancer cells differ in their protein composition from their normal Often very close to great ancestors And differ mainly from the specific protein concentration. For example, cancer cells may overexpress the c-Myc protein and some other proteins, But some of these proteins are also low in some normal cells of the same organism It appears to exist at the level. In other words, E6 / E7 features of HPV-induced cancer Heterosexuality is less severe about the selectivity of commutoxin than typical cancer does Make a request. Thus, HPV inducibility as a basis for a first test of comtoxin Cancer selection is justified by current incurability and high frequency of these cancers On the other hand, it is more clear between HPV-induced cancer cells and their normal ancestors. It is also suggested by the compositional differences defined in. For these reasons, Comt Of the toxin type of indelin (the only P*Type domain counterpart Greater selectivity is associated with a curative level in most non-viral cancers. Will be critical in achieving target selectivity. a. Construction of E7-Indelin   At present, HPV16 has various high affinity for E6 or E7 proteins. Polyclonal antibodies are available, but monoclonal antibodies are So far, it has been prepared only for the E7 protein (Scheffner ) Et al., EMBO J .; 11: 2425 (1992)). HPV16 (and human papillomavirus) How many genes encode the E6 and E7 proteins Has been cloned by E. coli and the corresponding protein is E. coli (E. coli, which are overexpressed in E. coli, purified to homogeneity, and (Scheffner et al., Curr. Topics Microbiol. Immun. ol. 186: 83 (1994), and references therein). HPV16 E7 The production of single-chain antibodies against proteins is based on monoclonal antibodies against E7 protein. By Scheffenr et al. (EMBO J. 11: 2425 (1992)), which secretes antibodies. The described mouse hybridoma cell line 100201 will be utilized. Specific things Methods for producing single chain controls of clonal antibodies have been extensively described in the prior art. (Eg Whitlow and Filpula, Methods 2: 97 (19 91), Vitetta et al., Imm. Today 14: 252 (1993), and pasta (Pas tan) et al., Annu. Rev. Biochem. 61: 331 (1992)).   The DNA fragment encoding the single-chain control of anti-E7 monoclonal antibody 100201 was Of the two genes encoding the E7 binding domains of the H and L chains of the 100201 antibody Polymerase chain reaction amplifies related non-adjacent regions and fuses in the same reading frame PCR and using purified genomic DNA from 100201 hybridoma cells Will be produced. Encodes an antibody specific to the desired hybridoma, PCR-mediated construction of a DNA-based open reading frame (ORF) is known to those of skill in the art. This is a routine action. OR encoding the resulting single chain 100201 antibody F is a conventional technique, especially a technique for producing single chain antibodies (Whitl (Whitl) ow) and Filpula, Methods 2: 97 (1991)). One of the linkers is a mobile, relatively protease-resistant and hydrophilic phosphorus. Using the car GGGSGGGSGGGSGGGS, the A-chain of ricin (see above) Encoding open reading frames use standard techniques for manipulating recombinant DNA. And will be combined in the same open reading frame. The resulting larger ORF Is an anti-E7 single chain antibody against the toxic domain of lysine (A chain) (P* Type domain Is designed), and the toxicity domain of ricin is Will be the C-terminal domain. All of these, as well as mammalian expression vectors Subsequent manipulation of the recombinant DNA prior to placement of the final construct in (see below) Is a versatile E. coli based vector pUC19 (Maniatis ( Maniatis) et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Lee (Cold Spring Harbor Laboratory), Cold Spring Harbor, D New York (1989)).   A degradation signal (degron) was placed in close proximity to the anti-E7 single chain antibody domain. For example, one can choose from a variety of different convenient degradation signals (see above). This feature For a regular construction, we have Bachmair and Varshawski. avsky) (Cell 56: 1019 (1989)) . However, it must be emphasized that this choice is by no means unique. No. Other variants of N-degron and other degradation signals unrelated to the N-terminal rule pathway Should be relatively suitable for the design of Indelin. As described above In addition, Bachmair and Varshavsky (Cell 56: 1019 (19 89)) N-degron was subsequently purified from the E. coli Lac repressor Contains a destabilizing N-terminal residue, such as arginine (Arg), followed by a sequence of residues . Both the N-degron nucleic acid sequence and the corresponding amino acid sequence By Oach (Bachmair) and Warshavsky (Cell 56: 1019 (1989)) It has been described.   Since N-degron contains a destabilizing N-terminal residue, it is by definition It should be placed at the N-terminus of the Ninderin fusion construct. Protein To produce a destabilizing residue at the quality N-terminus, we Utilizing earlier developed ubiquitin fusion technology (Warshavsk y), Cell 69: 725 (1992), U.S. Patent Nos. 5,132,213, 5,212,058, and 5,12. Warsawski, including 2,463, 5,093,242 and 5,196,321 Varshavsky) et al.). Ubiquitin is essential from yeast to humans This is a 76-residue protein that has not changed to. Encoding ubiquitin, previously Many sequenced recombinant DNA plasmids are available (eg, Plasmid pUB23 by Bachmair et al., Science 234: 179 (1986). ).   The E7-specific indelin, fully-assembled DNA-based ORF, The following protein regions or domains starting from the end: 1) Ubiquitin, 2) Bachmair and Varshavsky (Cell 56: 1019 (19) 89)), N-degron, 3) 100201 single strand against E7 protein of HPV16 human papillomavirus Antibodies, and 4) Lysine toxic domain (A chain) Would code b. Construction of E6-Indelin   Similar procedures construct an ORF of DNA encoding E6 specific indelin Will be used to The only major differences are as follows. First, H Monoclonal antibodies against the E6 protein of PV Because a variety of polyclonal antibodies is not available at this time, E6 / HP V), one step in the construction of E6-indellin E. coli overexpressing proteins (Scheffner et al., Curr. Topics  Microbiol. Immunol. 186: 83 (1994)) and purified by those skilled in the art. Known routine techniques for producing monoclonal antibodies (D. Lane ), Antibodies, Cold Spring Harbor Laboratory Harbor Laboratory), New York (1989)). Would produce a panel of antibodies. Highest affinity anti-E6 cell thus obtained Noclonal antibodies are labeled as described above in the protocol for making E7-indelin. Using standard techniques, single-chain (sFv) antibodies (or rather, (ORF of the DNA to be loaded).   Second, an alternative to N-degron that would be used to construct E7-indelin Instead (see above), for example, the cyclin's destruction box (Glotzer) Et al., Nature 349: 132 (1991)). Will be located adjacent to the chain antibody domain. The rest of the construction protocol is E It will be essentially identical to that described above for the construction of 7-indelin.   OR based on fully assembled DNA encoding E6 specific indelin F is the following protein region or domain starting from the N-terminus: 1) Ubiquitin, 2) Internal degrons identified by the cyclin's destruction box (Glozer tzer) et al., Nature 349: 132 (1991)), 3) a single-chain antibody against the E6 protein of HPV16 human papillomavirus, and 4) Lysine toxic domain (A chain) Would code   The resulting E6- and E7-indelins are well known to those skilled in the art. Separately tested using essentially the same protocol utilizing the Will be. Therefore, for brevity, the description below deals exclusively with E7-inderin. There will be. First, the ORF of the DNA encoding E7-indelin is, for example, pE Such as the 7Mo plasmid (Barbosa et al., EMBO J. 9: 153 (1990)). Metallothionein or Moloney leukemia virus vector in a mammalian expression vector Would be located downstream of a moderately active promoter, such as a promoter . The resulting plasmid expressing E7-indelin, under the same conditions, (See below), two otherwise identical tests differing by the presence of the E7 protein Will be introduced into the cell culture system. Human cultures lacking and expressing E7 Such pairs of systems are described, inter alia, in Barbosa et al. (EMBO J. 9: 153 (1990)). Which also have previously been described as E7 and E6 HPV proteins. Quality as described (eg, Kessis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 3988 (1993)), and cloned it with the HPV gene of E7. Any human cell line that lacks HPV by stably transfecting Can be newly produced. High efficacy of mammalian cells with plasmid-based vectors Transient transfection at a rate is a well-established technique. Above all, We are provided by Gibco BRL Inc Lipofectin-mediated transfection protocol To use. This produces this lipophilic, transfection-enhancing reagent. This The protocol is suitable for use in cell culture systems without significant toxicity or cell death at the same time. This results in the introduction of the transfecting plasmid into almost all cells.   This study is expected to be the first "unregulated" design of E7-indine Will immediately point out if it works. Because in this case Most of cells expressing E7 protein express E7-indelin plus While transfection with mid is likely to die, Transcripts (with the same plasmid) of otherwise identical cells lacking the E7 protein This is because it will not be observed during the infection. In fact, the former cells Now, E7 interacts with the incoming E7-binding single-chain antibody domain of E7-indelin. It appears to interact and shields nearby degrons. The result is longer life and And appears to be toxic E7-indine. In contrast, in cells lacking E7, The degradation signal adjacent to the E7 binding single chain antibody domain remains active ( (Not hindered), but also a short-lived and thus non-toxic E7- Sprinkle.   If the above (desired) effects are not observed, use the E7-intralin design Will be implemented. First, to simplify the adjustment procedure, The region of the ORF of the DNA encoding the cytotoxic (lysine) domain is a standard set Using recombinant DNA technology, several of the commercially available monoclonal antibodies One of these epitopes, such as influenza virus hemagglutinin and And Boehringer Ink (B oehringer Inc) from the corresponding anti-ha monoclonal antibody available from a short DNA region encoding a nine residue epitope, designated "ha" Will be replaced). This modification fixes the lysine domain of indelin. Without having to deal with the toxicities of N-degron and E7-indelin Will allow to change the distance between E7 binding single chain antibody domains U.   The protocol for adjustment of this or any other indelin is It will alter the distance between Glon and the E7 binding domain of indelin. Among them And the toxic C-terminal domain of indelin, such as lysine, is like ha (see above) The resulting construct, which has been replaced by a unique epitope tag, is Using the cell lines and expression vectors described, 7 will be expressed in any human cell culture system lacking. These constructs (Exclusively due to the mutual arrangement and proximity of the degron and E7 binding domains Pulse chase analysis of the metabolic stability of In vivo half-life will be determined directly. In the pulse chase assay, the ratio Relatively short time ("pulse") radioactive tracers (eg radioactive amino acids) A series of protein molecules, labeled with, are then "tracked" and this tracking is Immunoprecipitation and electrophoretic analysis of the protein of interest at different times after completion (and Quantification). Pulse chase analysis is a routine assay, The protocols and logic are well known to those skilled in the art (eg, (Bachmair et al., Science 234: 179 (1986)).   The purpose of adjusting E7-indelin was to Short-lived (as possible) in vivo and in the presence of E7 protein (possible To produce long-lived constructs. The final satisfactory structure is detailed Fused to the vesicle toxic domain (see above), reverting the organization of indelin. result E7-indelin, which occurs as follows, contains E7, as described above. And tested again for conditional toxicity in cell culture systems lacking E7. all Even the first, even the first, E7-Inderin seems to possess the required quality Should be emphasized. Adjustment measures are based on the initial metabolic characteristics of E7-indine. Used only if the performance is never satisfactory according to the criteria stated above. It is expected to be.   Exactly the same approach is needed to design, test, and If so, it will be used to readjust. After that, E6 / E7-Indelier Nearly the last stage of the construction of the protein, its E6 binding domain and nearby The DNA fragment encoding the region of E6-indelin contained is The E7 binding domain was excised from the RF and Inserted between the coding region and the C-terminal cytotoxic domain coding region. Will be.   The ORF of the resulting DNA of E6 / E7-indelin from the N-terminus The following protein regions or domains that begin with: 1) Ubiquitin, 2) Bachmair and Varshavsky (Cell 56: 5019 (19) 89)), N-degron, 3) 100201 single strand against E7 protein of HPV16 human papillomavirus Antibodies (see above), 4) Internal degron identified by the cyclin's "destruction box" (see above) , 5) a single-chain antibody against the E6 protein of HPV16 human papillomavirus, and 4) Lysine toxic domain (A chain) Would code   At this time, monoclonal antibodies are available for the E7 protein, However, it is not available for the E6 protein (see above). Therefore, E6 / One preliminary step in the construction of E7-indelin is the E6 protein (E6 A panel of monoclonals against the producing E. coli Producing antibodies, the appropriate (highest affinity) antibody produced And encodes the corresponding single-chain antibody to the E6 protein Use the corresponding hybridoma cells as described above to construct the ORF Will do. Both steps of this protocol (monochrome with the required specificity) Production of a hybridoma secreting a null antibody and a single-chain control PCR-mediated construction of the loading ORF) is a standard procedure for those skilled in the art. You. In addition, many potential targets of indelin are oncoproteins, tumor suppressors And other regulatory proteins in mammals, so many of these proteins Extensive (and rapidly growing) collection of monoclonal antibodies against Exists. Hybridoma cell clones that produce these antibodies Can be used in the construction of chain antibodies and is often It makes it possible to bypass the first step of producing null antibodies. Example 2 Construction and Testing of Intralin   Intralin is a translocation signal, especially a nuclear localization signal ( NLS) (FIG. 2). In the experiment of this example, Intralin specific for cells infected with bisvirus (see below) is constructed Will be. This intraline, designated "nsP2 / 4-intraline" P*Type domains are the following “early” proteins of Sindbis virus, The word a. nsP2 protein (site-specific protease) b. nsP4 protein (RNA polymerase) Will be designed to combine   Is a + strand RNA virus that infects humans and some other metazoan hosts These cytosolic (cytosolic) proteins of Sindbis virus are One of the preferred (first) intracellular targets for mutoxin design and testing You. Sindbis virus is a member of the alphavirus family. this The family has 26 currently recognized members (Strauss and Strauss, Microbiol. Rev. 58: 491 (1994)). Many strains of the alphavirus family represent a serious threat to human health. For example, eastern and western equine encephalomyelitis virus is deadly in both North and South America. Cause encephalitis. Ross River virus and related alphaviruses are human Cause epidemic polyarthritis, and the disability symptoms of the disease last several years. obtain. Sindbis virus is almost (but not completely) non-toxic to humans, At the same time, of the alphavirus family like the viruses listed above Closely related to toxic members. this Kills cells infected with Sindbis virus, but A first-generation intralin extract designed to save uninfected cells This makes it an attractive experimental target. Because these intralins are Because they can be tested and completed without extensive precautionary measures against You. At the same time, Sindbis virus-specific intralin was designed and optimized. Once optimized, it can be used to address members of the alphavirus family of virulence. It can be easily modified to convert to intraraline.   Sindbis virus and other alphaviruses are exclusively used in infected cells In the cytoplasm (more specifically, the cytosol). Intralin of FIG. 2A Given the logic, the localization of the Sindbis virus life cycle to the cytosol is This is one reason why Lus was chosen as the primary target for intralin. Sindbis The genomic RNA of the virus is 11,703 nucleotides (nt) in length. It is two Including the main areas. That is, non-structural proteins including RNA polymerase Nonstructural Domains Encoding Quality and Three Structural Tampers of Sindbis Virions A structural domain that encodes a protein. Non-structural ("early") protein nsP 1-nsP4 is one or two polyproteins from genomic RNA itself Will be translated as These proteins are nsP1, nsP2, nsP3 and And nsP4. Two of these proteins are constructed Should be a target for intralin. These are (nsP2 first Processing Sindbis polyprotein (including polyprotein) Site-specific proteolytic (cleaving) to produce individual Sindbis virus proteins Is a tease nsP2 and viral RN that replicate genomic RNA of Sindbis virus A polymerase nsP4 (Strauss and Strauss ( Strauss), Microbiol. Rev. 58: 491 (1994)). nsP2 and And nsP4 are located in the cytosol and, unlike normal cellular proteins, Produced early in the infection cycle, and therefore its function is Prior to the formation of significant amounts of mature Sindbis virions in these cells Is a good target for intralin, which appears to selectively kill. (Shin Although the Dobis nsP2 protein is a protease, its highly restricted nature Substrate specificity makes it non-toxic to mammalian cells and it It should be mentioned that it is impossible to cut off. These antibodies are It will be used below as a domain binding sP2 and nsP4. )   Methods and protocols for constructing intralin, construct indelin Highly similar to those used to do so. Therefore, in the description below, we NsP, essentially different from the steps in the construction of E6 / E7-indelin (see above) Only some aspects of the construction of 2 / 4-intraline are considered in some detail, and other relevant The description of the next step will refer to the protocol for Indellin.   The ORF of nsP2 / 4-intraline associated DNA starts at the N-terminus. The following protein regions or domains: a) a single chain antibody against the nsP2 protein of Sindbis virus, b) Nuclear localization signal (NLS) Pro-Ly located close to the domain of item a s-Lys-Lys-Arg-Lys-Val, c) a single-chain antibody against the nsP4 protein of Sindbis virus, d) NLS sequence Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Ly located close to the domain of item C s-Val (same as item b above), and e) Toxic domain of diphtheria toxin (A chain) Would code   Comments on the nsP2 / 4-intraline construction protocol: 1) The NLS to be used in items b and d above is the SV40 virus large It is present on the T antigen. This powerful yet short and simple NLS is widely used Characterized (Dingwall and Laskey, Trends  Biochem. Sci. 16: 478 (1991)). 2) Single-chain antibodies to nsP2 and nsP4 are directed to E6 / E7-indelin Produced exactly as described above, with anti-nsP2 and anti-nsP4 Preparation of Noclonal Antibodies Single-Chain Antibodies Against nsP2 and nsP4, respectively Before constructing the ORF that encodes 3) The regulation strategy for nsP2 / 4-intraline (if they prove necessary) , Performed in a manner similar to the adjustment strategy described above for E6 / E7-indelin Will. In particular, the position of the NLS is determined by the intrans nsP2 or nsP 4 will be varied for positions near the binding domain. 4) E6 / E7-Indelin using lysine-based cytotoxic domain and control In general (see above), nsP2 / 4-intraline is used as its cytotoxic domain. Would utilize the A chain of diphtheria toxin. The reason for this change is illustrated in Figure 2A. Understanding the logic of intralin design Occurs. That is, the cytotoxic domain of this type of intralin is toxic in the nucleus. Should be, but not in the cytosol. In fact, the nuclear and A chain of diphtheria toxin, unlike ricin A chain, which is toxic in both Is an elongation factor 2 (E) that ribosylates (and thereby inactivates) ADP. F2). Most of EF2 is cytosolic, so diphtheria type Cytosolic to nuclear translocation of intralin containing the toxic domain of The solution appears to physically separate the toxin from its substrate. 5) Intermediate design (nsP2-intraline and nsP4-intraline) Or testing the efficacy of any of the final constructs (nsP2 / 4-intraline) Human cells infected and uninfected with Sindbis virus as test targets Trial of E6 / E7-indelin and its precursors, except as would be used Test will be performed as well. Cells and virus strains to be used are i) and Rice (J. Virology 63: 1326 (1989)). Cell SW-13 line and Sindbis virus Toto-1000 strain U.

───────────────────────────────────────────────────── 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,LS,MW,SD,SZ,U G),AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,C A,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI ,GB,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,M G,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO ,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM, TT,UA,UG,UZ,VN────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated countries 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, LS, MW, SD, SZ, U G), AM, AT, AU, BB, BG, BR, BY, C A, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI , GB, GE, HU, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LT, LU, LV, MD, M G, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO , RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM, TT, UA, UG, UZ, VN

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.a)エフェクタードメイン、 b)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第一の共優性の細胞 内シグナル部分、および c)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性の細胞 内シグナル部分 を含む、共優性で媒介される毒素。 2.第一および第二の細胞内シグナル部分が分解シグナルである、請求の範囲1 の共優性で媒介される毒素。 3.第一および第二の細胞内シグナル部分がトランスロケーションシグナルであ る、請求の範囲1の共優性で媒介される毒素。 4.トランスロケーションシグナルが核局在化シグナルである、請求の範囲3の 共優性で媒介される毒素。 5.第一の細胞内シグナル部分が分解シグナルでありかつ第二の細胞内シグナル 部分が核局在化シグナルである、請求の範囲1の共優性で媒介される毒素。 6.a)エフェクタードメイン、 b)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第一の共優性の分解 シグナル、および c)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性の分解 シグナル を含む、細胞内分解シグナル依存性でリガンドで調節される毒素。 7.a)エフェクタードメイン、 b)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第一の共優 性のトランスロケーションシグナル、および c)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性のトラ ンスロケーションシグナル を含む、細胞内分トランスロケーションシグナル依存性でリガンドで調節される 毒素。 8.第一および第二のトランスロケーションシグナルが核局在化シグナルである 、請求の範囲7の細胞内トランスロケーションシグナル依存性でリガンドで調節 される毒素。 9.エフェクタードメインがサイトゾル特異性である、請求の範囲8の細胞内ト ランスロケーションシグナル依存性でリガンドで調節される毒素。 10.エフェクタードメインが核特異性である、請求の範囲8の細胞内トランス ロケーションシグナル依存性でリガンドで調節される毒素。 11.a)エフェクタードメイン、 b)細胞表面結合ドメイン、 c)サイトゾル貫通ドメイン、 d)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第一の共優性の細胞 内シグナル部分、および e)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性の細胞 内シグナル部分 を含む、共優性で媒介される毒素。 12.第一および第二の細胞内シグナル部分が分解シグナルである、請求の範囲 11の共優性で媒介される毒素。 13.第一および第二の細胞内シグナル部分がトランスロケーションシ グナルである、請求の範囲11の共優性で媒介される毒素。 14.トランスロケーションシグナルが核局在化シグナルである、請求の範囲1 3の共優性で媒介される毒素。 15.エフェクタードメインがサイトゾル特異性である、請求の範囲14の共優 性で媒介される毒素。 16.エフェクタードメインが核特異性である、請求の範囲14の共優性で媒介 される毒素。 17.第一の細胞内シグナル部分が分解シグナルでありかつ第二の細胞内シグナ ル部分が核局在化シグナルである、請求の範囲11の共優性で媒介される毒素。 18.第一のタンパク質および第二のタンパク質の双方を含有することが既知の 細胞の分裂を選択的に鎮めるもしくは排除する方法であって、その方法が a)i)エフェクタードメイン、 ii)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置される第一の共優性の分解 シグナル、および iii)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置される第二の共優性の分 解シグナル を含む、細胞内分解シグナル依存性でリガンドで調節される毒素をコードするD NA発現構築物を提供すること、ならびに b)段階a)からのDNA構築物を、細胞内分解シグナル依存性でリガンドで調 節される毒素の発現に適切な条件下に殺されるべき細胞内に導入すること、 を含む方法。 19.第一のタンパク質および第二のタンパク質を含有することが既知の細胞が 原核細胞である、請求の範囲18の方法。 20.第一のタンパク質および第二のタンパク質を含有することが既知の細胞が 真核細胞である、請求の範囲18の方法。 21.第一のタンパク質および第二のタンパク質の双方をサイトゾルに含有する ことが既知の真核細胞の分裂を選択的に鎮めるもしくは排除する方法であって、 その方法が a)i)サイトゾル特異的なエフェクタードメイン、 ii)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第一の共優性の核局 在化シグナル、および iii)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性の核 局在化シグナル を含む、細胞内トランスロケーションシグナル依存性でリガンドで調節される毒 素をコードするDNA発現構築物を提供すること、ならびに b)段階a)からのDNA構築物を、細胞内デグロン依存性でリガンドで調節さ れる毒素の発現に適切な条件下に殺されるべき細胞内に導入すること、 を含む方法。 22.第一のタンパク質および第二のタンパク質の双方をサイトゾルで欠くする ことが既知の真核細胞の分裂を選択的に鎮めるもしくは排除する方法であって、 その方法が a)i)核特異的なエフェクタードメイン、 ii)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第一の共優性の核局 在化シグナル、および iii)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性の核 局在化シグナル を含む、細胞内トランスロケーションシグナル依存性でリガンドで調節される毒 素をコードするDNA発現構築物を提供すること、ならびに b)段階a)からのDNA構築物を、細胞内トランスロケーションシグナル依存 性でリガンドで調節される毒素の発現に適切な条件下に細胞内に導入すること、 を含む方法。 23.第一のタンパク質および第二のタンパク質の双方を含有することが既知の 真核細胞の分裂を選択的に鎮めるもしくは排除する方法であって、その方法が a)i)エフェクタードメイン、 ii)細胞表面結合ドメイン、 iii)サイトゾル貫通ドメイン、 iv)第一のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第一の共優性の細胞 内シグナル部分、および v)第二のタンパク質の結合ドメインに近接して配置された第二の共優性の細胞 内シグナル部分 を含む、多ドメインタンパク質融合物を提供すること、ならびに、 b)段階a)の多ドメイン融合物を標的細胞に接触させること、 を含む方法。 24.第一および第二の細胞内シグナル部分が分解シグナルである、請求の範囲 23の方法。 25.第一および第二の細胞内シグナル部分がトランスロケーションシ グナルである、請求の範囲23の方法。 26.トランスロケーションシグナルが核局在化シグナルである、請求の範囲2 3の共優性で媒介される毒素。 27.第一の細胞内シグナル部分が分解シグナルでありかつ第二の細胞内シグナ ル部分が核局在化シグナルである、請求の範囲23の方法 28.1種の予め決められた細胞内リガンドに特異的な、条件付きの、細胞内リ ガンド依存性の毒性を表す融合タンパク質であって、その融合タンパク質が a)エフェクタードメイン、および b)タンパク質の結合ドメインに近接して配置される細胞内シグナル部分、 を含むタンパク質。 29.1種の予め決められた細胞内リガンドに特異的な、条件付きの、細胞内リ ガンド依存性の毒性を表す融合タンパク質であって、その融合タンパク質が a)エフェクタードメイン、 b)細胞表面結合ドメイン、 c)サイトゾル貫通ドメイン、および d)タンパク質の結合ドメインに近接して配置される細胞内シグナル部分、 を含むタンパク質。[Claims] 1. a) effector domain, b) a first co-dominant cell located in close proximity to the binding domain of the first protein Signal part, and c) a second co-dominant cell located in close proximity to the binding domain of the second protein Signal part inside And co-dominantly mediated toxins. 2. 2. The method of claim 1, wherein the first and second intracellular signal portions are degradation signals. Toxin mediated by co-dominance of 3. The first and second intracellular signal portions are translocation signals. The co-dominantly mediated toxin of claim 1. 4. 4. The method of claim 3, wherein the translocation signal is a nuclear localization signal. Toxins mediated by co-dominance. 5. The first intracellular signal portion is a degradation signal and the second intracellular signal 2. The co-dominantly mediated toxin of claim 1, wherein the moiety is a nuclear localization signal. 6. a) effector domain, b) first codominant degradation located in close proximity to the binding domain of the first protein Signals, and c) Second co-dominant degradation located in close proximity to the binding domain of the second protein signal A ligand-regulated toxin that is dependent on intracellular degradation signals. 7. a) effector domain, b) a first co-dominant located close to the binding domain of the first protein Sexual translocation signal, and c) a second co-dominant tiger located in close proximity to the binding domain of the second protein Location signal Intracellular translocation signal-dependent and regulated by ligands toxin. 8. First and second translocation signals are nuclear localization signals Intracellular translocation signal dependent and ligand regulated as claimed in claim 7 Toxins to be done. 9. 9. The intracellular cell of claim 8, wherein the effector domain is cytosolic. A ligand-regulated toxin that is translocation signal dependent. 10. 9. The intracellular trans of claim 8, wherein the effector domain is nuclear specific. A toxin that is location signal dependent and regulated by a ligand. 11. a) effector domain, b) cell surface binding domain, c) cytosolic transmembrane domain, d) a first co-dominant cell located in close proximity to the binding domain of the first protein Signal part, and e) a second co-dominant cell located in close proximity to the binding domain of the second protein Signal part inside And co-dominantly mediated toxins. 12. The claim wherein the first and second intracellular signal portions are degradation signals. 11 co-dominantly mediated toxins. 13. The first and second intracellular signal parts 12. The co-dominantly mediated toxin of claim 11, which is a gunal. 14. Claim 1 wherein the translocation signal is a nuclear localization signal. 3. Co-dominantly mediated toxin. 15. 15. The method of claim 14, wherein the effector domain is cytosolic. Sex-mediated toxins. 16. 18. The co-dominant mediation of claim 14, wherein the effector domain is nuclear specific Toxins to be done. 17. The first intracellular signal portion is a degradation signal and the second intracellular signal 12. The co-dominantly mediated toxin of claim 11, wherein said moiety is a nuclear localization signal. 18. Known to contain both a first protein and a second protein A method for selectively subduing or eliminating cell division, the method comprising: a) i) effector domain, ii) first co-dominant degradation located close to the binding domain of the first protein Signals, and iii) a second co-dominant component located in close proximity to the binding domain of the second protein Solution signal Encoding a ligand-regulated toxin dependent on intracellular degradation signals, including Providing a NA expression construct; and b) preparing the DNA construct from step a) with a ligand in a manner dependent on the intracellular degradation signal; Introducing into the cells to be killed under conditions suitable for the expression of the toxin being nodulated; A method that includes 19. Cells known to contain the first protein and the second protein 19. The method of claim 18, which is a prokaryotic cell. 20. Cells known to contain the first protein and the second protein 19. The method of claim 18, which is a eukaryotic cell. 21. Contains both the first and second proteins in the cytosol A method of selectively calming or eliminating eukaryotic cell division, which is known to That way a) i) cytosole-specific effector domain, ii) a first co-dominant nuclear station located in close proximity to the binding domain of the first protein Localization signal, and iii) a second co-dominant nucleus located in close proximity to the binding domain of the second protein Localization signal Intracellular translocation signal dependent and ligand regulated toxins, including Providing a DNA expression construct encoding the element; and b) The DNA construct from step a) is ligand-regulated in an intracellular degron-dependent manner. Introducing into the cells to be killed under conditions appropriate for the expression of the toxin A method that includes 22. Lack both first and second proteins in the cytosol A method of selectively calming or eliminating eukaryotic cell division, which is known to That way a) i) a nuclear-specific effector domain, ii) a first co-dominant nuclear station located in close proximity to the binding domain of the first protein Localization signal, and iii) a second co-dominant nucleus located in close proximity to the binding domain of the second protein Localization signal Intracellular translocation signal dependent and ligand regulated toxins, including Providing a DNA expression construct encoding the element; and b) converting the DNA construct from step a) into an intracellular translocation signal Introducing into the cell under conditions suitable for the expression of a sexual, ligand-regulated toxin; A method that includes 23. Known to contain both a first protein and a second protein A method for selectively subduing or eliminating eukaryotic cell division, the method comprising: a) i) effector domain, ii) a cell surface binding domain, iii) cytosolic transmembrane domain, iv) First co-dominant cells located in close proximity to the binding domain of the first protein Signal part, and v) a second co-dominant cell located in close proximity to the binding domain of the second protein Signal part inside Providing a multi-domain protein fusion, comprising: b) contacting the multi-domain fusion of step a) with a target cell; A method that includes 24. The claim wherein the first and second intracellular signal portions are degradation signals. 23 methods. 25. The first and second intracellular signal parts 24. The method of claim 23, which is a signal. 26. Claim 2 wherein the translocation signal is a nuclear localization signal. 3. Co-dominantly mediated toxin. 27. The first intracellular signal portion is a degradation signal and the second intracellular signal 24. The method of claim 23, wherein the moiety is a nuclear localization signal. 28. Conditional, intracellular resources specific for one predetermined intracellular ligand A fusion protein exhibiting Gand-dependent toxicity, wherein the fusion protein is a) effector domains, and b) an intracellular signal portion located in close proximity to the binding domain of the protein; A protein containing. 29. Conditional, intracellular resources specific for one predetermined intracellular ligand A fusion protein exhibiting Gand-dependent toxicity, wherein the fusion protein is a) effector domain, b) cell surface binding domain, c) a cytosolic transmembrane domain, and d) an intracellular signal portion located in close proximity to the binding domain of the protein, A protein containing.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132213A (en) * 1986-10-02 1992-07-21 Massachusetts Institute Of Technology Method for producing proteins and polypeptides using ubiquitin fusions
US5122463A (en) * 1990-05-17 1992-06-16 Massachusetts Institute Of Technology Methods for trans-destabilization of specific proteins in vivo and dna molecules useful therefor
US5677274A (en) * 1993-02-12 1997-10-14 The Government Of The United States As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Anthrax toxin fusion proteins and related methods

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