JPH11503006A

JPH11503006A - カチオン性ペプチドの製造方法

Info

Publication number: JPH11503006A
Application number: JP8527425A
Authority: JP
Inventors: ハンコック，ロバート，イー．ダブル．; ピアーズ，ケビン，エル．; ブラウン，メリッサ，エイチ．; ケリー，ニアム
Original assignee: ユニバーシティーオブブリティッシュコロンビア
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1999-03-23
Also published as: CA2215362A1; US5789377A; WO1996028559A1; EP0815247A1; US5688767A

Abstract

(57)【要約】抗菌活性を有するカチオン性ペプチドの微生物による産生方法を提供する。その際、カチオン性ペプチドは最初にカチオン性部分の抗菌活性を抑制するためのアニオン性部分を有する融合タンパク質として産生される。また、抗菌活性およびＬＰＳ結合活性を有する新規なカチオン性ペプチドも提供する。かかるペプチドは細菌の増殖を抑制するために、また内毒素血症関連疾患の治療に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】カチオン性ペプチドの製造方法発明の背景１．発明の分野本発明は、組換えベクター系に関し、より具体的には、これら系を抗菌性カチオン性ペプチドの産生に用いることに関する。２．関連技術の説明緑膿菌内のポリカチオン性抗生物質の働きのメカニズムを説明するため、1981 年に自己促進取り込み（self-promoted uptake）説が初めて提案された。この説によれば、ポリカチオンは、二価カチオンが隣接するリポポリサッカライド分子を架橋しているグラム陰性菌の外膜上の部位と相互作用する。これら部位に対するそれらの高い親和性のために、ポリカチオンはこの二価カチオンを追い出し、このポリカチオンがその二価カチオンよりも嵩高いことから、外膜内に構造的動揺をもたらす。これら動揺は、β−ラクタム系抗生物質ニトロセフィン（nitroc efin）、真核性非特異性防衛タンパク質ライソザイムの如き化合物及び疎水性物質への外膜透過性の増加をもたらす。類推して、この経路を通る分子がそれら自身の取り込みを促進することが提案されている。グラム陰性菌の外膜は、抗生物質及び宿主防衛分子がこの細菌細胞内のそれらの標的に接近するのを制限する半透過性分子“ふるい”であることが明確に証明された。従って、自己促進取り込み系に接近するカチオン及びポリカチオンは、この外膜透過バリヤーと相互作用してそれを破壊するそれらの能力によって、抗生物質及び宿主防衛分子に対するグラム陰性病原菌の感受性を増加することができる。ハンコック(Hancock)とウォン（Wong）は、かかる化合物の広範囲のものがこの透過バリヤーに打ち勝つことを証明し、それらを記載するのに“透過剤(p ermeabilizer)”という名称を造り出した（ハンコックとウォン，Antimicrob.Ag ents Chemother.，26:48，1984）。自己促進取り込み及び透過剤は緑膿菌について初めて記載されたが、今日では種々のグラム陰性菌について記載されている。ここ十年、昆虫及びヒトを含む多くの動物中の非特異性防衛分子が記載されている。これら分子の１サブセットは、次の特徴を共通して有する：(a)それらは通常１５〜３５アミノ酸長の小さなペプチドである、(b)それらは４又はそれ以上の正に荷電したリシン又はアルギニンのいずれかのアミノ酸残基を含有する、そして(c)それらはそれらが由来する生物中に非常に豊富に見出される。これら分子の幾つかが単離され、アミノ酸配列が決定され特許文献中に記載されている（例えば、セクロピン（cecropin）類：ＷＯ８９００１９９、ＷＯ８８０５８２６、ＷＯ８６０４３５６、ＷＯ８８０５８２６；デフェンシン類：ＥＰ１９３３５１、ＥＰ８５２５０、ＥＰ１６２１６１、ＵＳ４６５９６９２、ＷＯ８９１１２９１）。しかしながら、これらペプチドはその宿主種から限られた量しか単離することができない。例えば、ソーヤー（Sawyer）ら（Infect．Immun．56:693, 1988）は、１００〜２００ｍｇのウサギ好中球デフェンシン１及び２を、１０⁹ 個の活性化腹膜好中球又はリポポリサッカライド誘発肺胞マクロファージ（即ち、動物の全身に存在する数）から単離した。血液中における病原性微生物またはその毒素の存在に関連する全身的疾病（すなわち、敗血症）は、死の主要な原因であり、それは、年間の健康管理支出において約＄５０億〜１００億を計上する。グラム陰性菌は、この疾病と関連することが多く、それらの病原性は、部分的に、外膜成分である内毒素の放出に関連する。内毒素は、本質的には、リポ多糖（LPS）タンパク質複合体であるが、その内毒素の活性は、LPSのリピドAタンパク質内に完全に包含される。循環(circula ting)内毒素の存在に関連する症状としては、熱、低血圧症、および、さらに極度な場合には、内毒素ショックが挙げられる。多くの抗生物質は内毒素の放出を刺激し、したがって、そのような症状の発生を刺激することが知られている。事実、細菌性感染症が完治した患者でさえも、内毒素ショックに直ちに冒される危険にさらされている。内毒素がヒトに対して影響を示す生理学的メカニズムにはサイトカインの放出が含まれ、サイトカインの腫瘍壊死因子（ＴＮＦ）は、最も顕著なものであることがわかっている。実験データから、（ｉ）循環ＴＮＦは、致死量の内毒素が投与された動物において検出可能であること(Beurlerら、J.Immunol.,,135:3972,1 985)、(ii)TNFを実験動物へ注射することにより、内毒素注射の症状を再現可能であること(Beutlerら.,前出；Traceyら，Nature，330:662、1987；Beutlerら， Science,229:869，1985)、および(iii)実験動物を抗TNFで処置することにより、内毒素の致死効果が明らかにされること(Beutlerら.,前出，Science；Mathinson ら.，J.Clin．Invest.，88:1925，1988)が証明される。この後者の観察から、抗TNF抗体によって致死内毒素ショックに対する治療レジュメが提供される、という概念が直ちに導かれた。したがって、近年、抗ＴＮＦモノクローナル抗体が、大規模なフェーズII／III臨床試験において試験された(Wherry,ら,Chest.，10 4:3S，1993)。残念なことに、この試験からは、抗TNFが、菌血症および臓器の機能不全の症状が現れた患者に投与された場合には、有効な処置ではないことが示され、さらに、内毒素ショックの症状が現れた患者のサブグループにおいてさえも、如何なる明らかな利点も証明することができなかった。発明の要旨この発明は、カチオン性ペプチドとアニオン性ペプチドから構成される融合ペプチドを組換え法で産生させることによってカチオン性ペプチドを製造する新規な方法を提供する。好ましくは、この融合ペプチドを後で開裂してカチオン性ペプチドを解放することができ、このカチオン性ペプチドを精製することができる。天然物からの多数のポリカチオン性ペプチド構造体が報告され、外膜透過剤として作用することが証明されるか又は仮定されている。本発明の方法により製造されるカチオン性ペプチドを古典的な抗生物質と共働的に用いて、グラム陰性菌に対する抗生物質活性における主要な制限因子の１つである外膜透過バリヤーを破ることができる。かかる透過剤は、非常に広い範囲のアミノ酸配列、鎖長、及び予測３次元構造を見せる。本発明までは、細菌内で意味ある量のポリカチオン性ペプチドの産生を可能にする一般的方法が記載されたことはなかった。もう１つの態様においては、本発明は、選択されたセクロピン配列とメリチン配列間の追加の修飾を有する融合体である新規なカチオン性ペプチドを提供する。この新規なペプチドは、これまでに記載されたカチオン性ペプチドに比較して高い抗菌活性を有する。さらにもう１つの態様においては、本発明は、内毒素血症または敗血症に関連する障害の阻害方法であって、該障害を有する被験者に、有効量のカチオン性ペプチドを投与することを包含する該阻害方法を提供する。好ましくは、そのペプチドは、本発明のCEMEまたはCEMA（それぞれ、配列番号２３および２４）である。図面の簡単な説明図１は、本発明で用いられるプラスミドの概略図である。Ａ，ｐＧＳＴ−ペプチド；Ｂ，ｐＰＡ−ペプチド；Ｃ，ｐＥＺＺ−ペプチド；Ｄ，ｐＯｐｒＦ−ペプチド。図２は、融合タンパク質ベクターに用いられる構築体の概略図である。図３は、ヒト好中球ペプチド−１（ＨＮＰ−１）、セクロピンＡ／メリチンハイブリッドペプチド（ＣＥＭＥ）及び（ＣＥＭＡ）のアミノ酸配列を示す。正に荷電したアミノ酸を太字にしてある。図４は、ＣＥＭＥで処理した緑膿菌についての死滅曲線を示す。図５は、ポリミキシンＢ（Ｐｘ）、ＣＥＭＥ、ＣＥＭＡ、又はメリチンで処理した緑膿菌についてのライソザイム溶菌アッセイを示す。図６は、ポリミキシンＢ（Ｐｘ）、ＣＥＭＥ、ＣＥＭＡ、又はメリチンで処理したＥ.クロアカエ（E．cloacae）についてのライソザイム溶菌アッセイを示す。図７は、ポリミキシンＢ（Ｐｘ）、ＣＥＭＥ、ＣＥＭＡ、又はメリチンでの処理後の緑膿菌における１−Ｎ−フェニルナフチルアミン（ＮＰＮ）取り込みを示す。図８は、ポリミキシンＢ（Ｐｘ）、ＣＥＭＥ、ＣＥＭＡ、又はメリチンでの処理後のＥ．クロアカエにおける１−Ｎ−フェニルナフチルアミン（ＮＰＮ）取り込みを示す。図９は、ポリミキシンＢ（Ｐｘ）、ゲンタマイシン（Ｇｍ）、ＣＥＭＥ、ＣＥＭＡ、又はメリチンによる緑膿菌リポポリサッカライド（ＬＰＳ）へのダンシルポリミキシン（ＤＰｘ）結合の阻害を示す。図１０は、図９に示した結果の二重逆数プロットである。図１１は、Ｐｘ、Ｇｍ、ＣＥＭＥ、ＣＥＭＡ、又はメリチン存在下の無傷緑膿菌細胞へのＤＰｘの阻害を示す。図１２は、図１１に示した結果の二重逆数プロットである。図１３は、大腸菌0111：B4LPSおよびCEME（ME）およびCEMA（MA）をマクロファージ細胞に添加した6時間後に測定した腫瘍壊死因子（TNF）レベルを示す。データは、２つの別のアッセイからのものである。図１４は、大腸菌BortLPSおよびCEME(ME)およびCEMA（MA）をマクロファージ細胞に添加した6時間後に測定した腫瘍壊死因子（TNF）レベルを示す。データは、２つの別のアッセイからのものである。図１５は、大腸菌Bortおよび大腸菌0111：B4LPSの添加後のRAW細胞TNF生産、およびTNFに対するCEMA（MA）およびポリミキシンBの添加の効果を示す。図１６は、マウスの内毒素ショックモデルにおける、CEMEまたはCEMAペプチドを用いて０、50、100、200μｇ（それぞれ、2.2、4.3および8.7mg/kgで処置した後のパーセント死亡率を示す。図１７は、ガラクトサミン感作マウスにおけるCEME(MBI-27として示す)および CEMA(MBI-28)の致死内毒素血症に対する保護効果を示す棒グラフである。図１８は、ガラクトサミン感作マウスにおけるin vivoでのLPS誘導循環TNF応答のCEMAによる抑制を示す棒グラフである。発明の詳細な説明この発明の方法は、アニオン性ペプチド及びカチオン性ペプチドを含む融合タンパク質の製造方法を提供する。初めに、アニオン性キャリヤーペプチドをコードするアミノ末端配列がないか又はシグナル配列コーディング領域若しくはプレプロデフェンシンコーディング領域（即ち、それぞれ細菌又は真核生物内への輸送をもたらす領域）だけがある発現ベクター内にカチオン性ペプチドをコードする配列を入れても、細胞質内に測定できるレベルのｍＲＮＡが存在するにも拘らずペプチドは認められなかった。この知見は、幾つかの細胞質内メカニズムが、どうもｍＲＮＡの翻訳を妨害するか又はその翻訳産物を分解しているのではないかということを示唆した。この問題は、本発明において、安定化が起こって細菌性プロテアーゼによる分解が避けられるようにアニオン性キャリヤーペプチドをカチオン性ペプチドに融合させることによって解決された。ここで用いる場合“カチオン性ペプチド”という用語は、約５〜約５０アミノ酸長、好ましくは約１５〜約３５アミノ酸長のアミノ酸の配列のことをいう。9. 0より大きいｐＫａを有する十分に正に荷電したアミノ酸を有する場合、そのペプチドは“カチオン性”である。典型的には、カチオン性ペプチドのアミノ酸残基の少なくとも４つ、例えば、リシン又はアルギニンが正に荷電することができる。“正に荷電する”とは、ｐＨ7．0で正味正電荷を有するアミノ酸残基の側鎖のことをいう。本発明に従って組換え法で産生させることができる、天然に存在するカチオン性ペプチドの例には、デフェンシン類、マガイニン（magainin）類、メリチン、及びセクロピン類、並びにそれらの類縁体が含まれる。本発明の方法によれば、融合ペプチドは、発現ベクター内に存在するヌクレオチド配列によりコードされる“キャリヤーペプチド”を含む。この“キャリヤーペプチド”は、好ましくは融合ペプチド配列のアミノ末端の端に位置している。このキャリヤーペプチドは、カチオン性ペプチドに付随している正電荷に打ち勝てるほど十分にアニオン性である。その結果として、この融合ペプチドは、本質的に中性か又は負でさえある正味電荷を有する。このアニオン性キャリヤーペプチドは、天然に存在するタンパク質から誘導しても完全に人工のものであってもよい。機能的には、このキャリヤーペプチドは、カチオン性ペプチドを安定化して細菌性プロテアーゼからそれを保護する。本発明の方法のキャリヤーペプチドは、更に、融合ペプチドを封入体、周縁質、外膜、又は好ましくは外部環境に輸送するように機能することができる。本発明に従って用いることができるキャリヤーペプチドのカテゴリーには、アニオン性プレプロペプチド及びアニオン性外膜ペプチドが含まれる。具体的には、本発明のキャリヤーペプチドには、グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）（スミス(Smith)ら，Proc．Natl．Acad．Sci．USA，83:8703(1986)）、黄色ブドウ球菌からのプロテインＡ（ニルソン(Nilsson)ら，EMBO 4:1075(1985)）、プロテインＡの２つの合成ＩｇＧ−結合ドメイン（ＺＺ）（レーベンアドラー（Lo wenadler）ら，Gene，58:87，1987）及び緑膿菌からの外膜プロテインＦ（デュッヘン(Duchene)ら，J．Bacteriol.，170:155，1988）が含まれるがこれらに限定されない。本発明は、これらペプチドのキャリヤーとしての用途に限定されない。ここに記載したキャリヤーとして類似の特性を有する他のものは、当業者に知られているか又は不当な実験を重ねることなしに容易に確認できる。本発明の微生物発現ポリペプチドの単離及び精製のための技術は、例えば、分取クロマトグラフィー分離法、及びモノクローナル又はポリクローナル抗体の使用を包含するものの如き免疫学的分離法のような、あらゆる従来の手段によることができる。グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）をキャリヤータンパク質として用いると、グルタチオンアガロースアフィニティカラムで精製できる。プロテインＡ又は黄色ブドウ球菌からのＺＺドメインのいずれかをキャリヤータンパク質として用いると、例えば、ＩｇＧ−セファロースアフィニティカラムを用いて１工程の精製をすることができる。緑膿菌外膜プロテインＦのＮ− 末端の半分であるｐＯｐｒＦ−ペプチドを用いるのが有利である。というのは、それは外膜試料中に見出される突出したタンパク質バンドであり、従って簡単に精製もできるからである。また、この融合ペプチドを、融合ペプチドのカチオン性ペプチド部分と特異的に反応する試薬を用いることによって単離することができる。これら系列に沿って、カチオン性ペプチド中に存在するエピトープに結合するモノクローナル抗体を、例えば、標準的な固相アフィニティ精製法を用いることによって利用してもよい。本発明の１態様においては、シグナル配列が発現ベクター内に含まれ、具体的にはキャリヤータンパク質のＮ−末端の端に隣接して位置する。このシグナル配列は、融合タンパク質が膜の方に向けられるようにする。このシグナル配列は、通常、約１６から約２９アミノ酸のリーダーからなり、２又は３の極性残基で始まって高含有量の疎水性アミノ酸が続く。そこには他に検出できる既知配列の保存はない。本発明において例として用いられるベクターは、スタフィロコッカス属のプロテインＡシグナル配列又は緑膿菌内のＯｐｒＦシグナル配列を用いるが、融合タンパク質の細胞膜までの輸送手段を提供する他のシグナル配列が本発明の方法を実施するのに等しく有効であろう。かかるシグナル配列は、当業者に知られている。本発明によれば、本発明の方法に用いるベクター内に“スペーサーＤＮＡ配列 ”を含ませるのが有利であり得る。ここで用いる場合“スペーサーＤＮＡ配列”とは、融合ペプチドベクターの、キャリヤーペプチドＤＮＡ配列とカチオン性ペプチドＤＮＡ配列との間に位置するあらゆるＤＮＡ配列のことをいう。特定の理論に拘束されることを欲しないが、翻訳に際してこのスペーサーＤＮＡ配列が“ちょうつがい様”領域を造り、これが、アニオン性キャリヤーペプチドの負に荷電した残基と、本題のカチオン性ペプチドの正に荷電した残基とが相互作用し、それによって正電荷効果及びタンパク質分解酵素による分解の如き関連する障害現象を阻害するのを可能にすると考えられる。安定性に加えて、スペーサーＤＮＡ配列は、融合ペプチドの合成後にそのペプチドからキャリヤーペプチドを切り離すための部位を提供することができる。例えば、かかるスペーサーＤＮＡ配列には、因子Ｘａプロテアーゼの開裂配列の如きプロテアーゼ開裂配列、メチオニン、トリプトファン及びグルタミン酸コドン配列、並びにプレプロデフェンシン配列が含まれるがこれらに限定されない。因子Ｘａは、因子Ｘａプロテアーゼ開裂配列におけるタンパク質分解性開裂に用いられ、臭化シアン処理による化学的開裂は、メチオニン又は関連コドンのところでこのペプチドを解放する。加えて、この融合産物は、トリプトファン（ｏ−ヨードソ安息香酸による開裂）又はグルタミン酸（スタフィロコッカス属プロテアーゼによる開裂）のコドンの挿入によって開裂することができる。かかるスペーサーＤＮＡ配列の挿入は、機能性カチオン性ペプチドの産生の要件ではないが、特定の配列はこの融合ペプチドの安定性を高めるであろう。プレプロデフェンシン配列は負に荷電している。従って、負に荷電したペプチドをコードする他のＤＮＡ配列をスペーサーＤＮＡ配列として用いて融合ペプチドを安定化し、かつ、細菌性タンパク質分解の如き分解事象を阻止できるとすると、それは本発明の範囲内と考えられる。プレプロデフェンシンアミノ末端配列の如きスペーサーＤＮＡ配列は、宿主細胞膜の外側に融合ペプチドを輸送するのにも有効である。本発明においては、カチオン性配列を組換え“発現ベクター”内に挿入してもよい。“発現ベクター”という用語は、カチオン性遺伝子配列の挿入又は取り込みによって操作されたプラスミド、ウィルス又は当該技術分野で知られている他のビヒクルのことをいう。本発明のかかる発現ベクターは、好ましくは、宿主内に挿入された遺伝子配列の効率的な転写を容易にするプロモーター配列を含有するプラスミドである。この発現ベクターは、典型的には、複製起点、プロモーター、並びにその形質転換細胞の表現型選択を可能にする特有の遺伝子を含有する。例えば、本発明の融合ペプチドの発現は、酵素β−ガラクトシダーゼを作ることによってラクトース利用を媒介するラクトース又はｌａｃオペロンを含む大腸菌染色体ＤＮＡの制御下に置かれてもよい。このＩａｃ制御系はＩＰＴＧによって誘発され得る。プラスミドをｌａｃｌｑレプレッサー遺伝子を含有するように構築することができ、そうすればＩＰＴＧを添加するまではｌａｃプロモーターを抑制することができる。当該技術分野で知られている他のプロモーター系には、ペニシリナーゼ、λ−プロモーター類、プロテインＡプロモーター、及びトリプトファンプロモーター系が含まれる。これらは最も一般的に用いられるが、誘導性及び構成的なものの両方の他の微生物プロモーターをも用いることができる。このベクターは、宿主細胞と適合性の種から誘導されるレプリコン部位及び制御配列を含有する。加えて、このベクターは、形質転換細胞内に表現型選択をもたらすことができる特有の遺伝子を有していてもよい。例えば、ペニシリナーゼ遺伝子は、このペニシリナーゼ遺伝子を有するベクターを含有する形質転換細胞にアンピシリン耐性を付与する。組換えＤＮＡでの宿主細胞の形質転換は、当業者に周知の従来技術により行うことができる。例えば、宿主が大腸菌の如き原核性のものである場合は、ＤＮＡを取り込めるコンピテント細胞を指数増殖させてから当該技術分野で周知の操作を用いるＣａＣｌ₂法により処理した後に採取された細胞から調製することができる。また、ＭｇＣｌ₂又はＲｂＣｌも使用できるであろう。従来の化学的形質転換方法に加えて、エレクトロポレーション又はマイクロインジェクションの如き物理的手段により、本発明のプラスミドベクターを宿主細胞に導入してもよい。エレクトロポレーションは、高圧電流インパルスによりベクターの送り込みを可能にするもので、宿主の原形質膜に細孔を生じさせるものであって、当該技術分野で周知の方法に従って行われる。更に、当該技術分野で周知の方法を用いる原形質融合により、クローン化したＤＮＡを宿主内に導入することができる。カチオン性ペプチドをコードするＤＮＡ配列は、適当な宿主細胞内へのＤＮＡ送り込みにより in vivoで発現することができる。本発明の“宿主細胞”は、そこでベクターが増殖してそのＤＮＡを発現できるものである。この用語は、本題宿主細胞のあらゆる子孫も包含する。全ての子孫が親細胞と必ずしも同一ではないということが理解される。というのは、複製の間に突然変異が起こり得るからである。しかしながら、上の用語が用いられるときはかかる子孫が含まれる。本発明の好ましい宿主細胞には大腸菌、黄色ブドウ球菌及び緑膿菌が含まれるが、発現ベクターが複製起点を含有しておりその宿主内での発現を可能にしている限り、当該技術分野で知られている他のグラム陰性菌及びグラム陽性菌も用いることができる。本発明の方法に従って用いられるカチオン性ペプチドＤＮＡ配列は、生物から単離しても研究室で合成してもよい。興味の対象であるカチオン性ペプチドをコードする特有のＤＮＡ配列は、 1）ゲノミックＤＮＡからの二本鎖ＤＮＡ配列の単離； 2）興味の対象であるカチオン性ペプチドに必要なコドンを供給するＤＮＡ配列の化学的合成；及び３）ドナー細胞から単離したｍＲＮＡの逆転写による二本鎖ＤＮＡ配列の in vitro 合成によって得ることができる。この最後の場合には、ｍＲＮＡに相補的な一般にｃＤＮＡと言われる二本鎖ＤＮＡが最終的に形成される。所期ペプチド産物のアミノ酸残基の全縁配列が分かっているときは、ＤＮＡ配列の合成が選り抜きの方法であることが多い。本発明においては、ＤＮＡ配列の合成は、細菌宿主によってより認識されそうなコドンが加わることを可能にし、それによって翻訳の困難性なしに高いレベルの発現を可能にするという利点を有している。加えて、天然カチオン性ペプチドをコードするもの、その変異体、又は合成ペプチドを含む殆どあらゆるペプチドを合成することができる。所期のペプチドの全縁配列が不明であるときは、ＤＮＡ配列の直接合成はできないので、選り抜きの方法はｃＤＮＡ配列の形成である。興味の対象であるｃＤＮＡ配列を単離する標準的操作には、高いレベルの遺伝子発現を有するドナー細胞内に豊富にあるｍＲＮＡの逆転写から誘導したｃＤＮＡライブラリーを含有するプラスミド又はファージの形成がある。ポリメラーゼ連鎖反応技術と組み合わせて用いれば、僅かな発現産物でもクローン化することができる。カチオン性ペプチドのアミノ酸配列の相当な部分が分かっている場合には、標的ＤＮＡ内に推定上存在する配列と二重構造になる標識一本鎖若しくは二本鎖ＤＮＡ又はＲＮＡプローブ配列を作成して、一本鎖型に変性されたｃＤＮＡのクローン化複製体上で行われるＤＮＡ／ＤＮＡハイブリダイゼーション操作に用いてもよい（ジェイ (Jay)ら，Nuc．Acid Res.，11:2325，1983)。本発明は、配列番号：２４を含む単離ペプチド及びその保存的変異体も提供する。このペプチド、つまりＣＥＭＡは、セクロピンの最初の１８アミノ酸とメリチンの最後の８アミノ酸を含有する。ＣＥＭＡは、ＣＥＭＥのカルボキシ末端アミノ酸配列を更に２つのリシン残基を含むように変えることによって変異させたものである。意外にも、この修飾が、多くの細菌種に対して２倍向上した抗生物質活性、並びに細菌外膜を透過してリポポリサッカライド（ＬＰＳ）に結合する相当に増進した能力を有する配列を生み出した。一方、他の正に荷電したアミノ酸を、それらの電荷がｐＨ7．0で正である限りは、リシンと置換することができるかも知れない。本発明のペプチドの一次アミノ酸配列に重要でない修飾をすると、ここに記載した特有のペプチドと比較して実質的に等しい活性を有するペプチドをもたらすことができる。かかる修飾は、部位特異的突然変異誘発によるような故意のものであっても自発的なものであってもよい。これら修飾によって生成する全てのペプチドは、もとのペプチドの生物活性が依然として存在する限りここに含まれる。更に、１又は２以上のアミノ酸の欠失も、その生物活性を大きく変化させることのない生成分子の構造の修飾をもたらすことができる。これにより、やはり有用性を有するであろうより小さな活性分子を開発することができる。例えば、この特有のペプチドの生物活性に要求されないであろうアミノ又はカルボキシ末端アミノ酸を除去することができる。本発明のペプチドには、ここに具体的に例示したペプチドの保存的変種であるペプチドが含まれる。ここで用いる“保存的変種”という用語は、生物学的に類似した別の残基によるアミノ酸残基の置換体を表す。保存的変種の例には、イソロイシン、バリン、ロイシン又はメチオニンの如き１つの疎水性残基の別の残基との置換体、又はアルギニンのリシンとの、グルタミン酸のアスパラギン酸との、若しくはグルタミンのアスパラギンとの置換体の如き、１つの極性残基の別の残基との置換体、及びそれらに類したものが含まれる。“保存的変種”という用語には、未置換親アミノ酸の代わりに置換アミノ酸を用いたものも含まれる。但し、この置換ポリペプチドに対して生じた抗体が、その未置換ポリペプチドにも免疫反応することを条件とする。本発明は、本発明のペプチドをコードするポリヌクレオチドも提供する。ここで用いる場合“ポリヌクレオチド”という用語は、デオキシリボヌクレオチド又はリボヌクレオチドのポリマーのことをいい、分離したフラグメントの形態にあっても大きな構築体の成分としてであってもよい。本発明のペプチドをコードするＤＮＡは、ｃＤＮＡフラグメントから組み立てても組換え転写装置内で発現できる合成遺伝子を供給するオリゴヌクレオチドから組み立ててもよい。本発明のポリヌクレオチド配列には、ＤＮＡ、ＲＮＡ及びｃＤＮＡ配列が含まれる。ポリヌクレオチド配列はその遺伝子コードから推定できるものであるが、コードの縮重を考慮しなければならない。本発明のポリヌクレオチドには、遺伝子コードの結果としての縮重物である配列が含まれる。本発明は、細菌を阻害有効量の本発明のＣＥＭＡペプチドに接触させることを含む細菌の増殖を阻害する方法も提供する。“接触させる”という用語は、細菌をＣＥＭＡに曝した結果、ＣＥＭＡが細菌を阻害し、死滅させ、又は溶菌し、エンドトキシン（ＬＰＳ）に結合し、又はグラム陰性菌外膜を透過することが効果的にできることをいう。接触は、例えば、ペプチドに対する細菌の感受性を試験するためにＣＥＭＡを細菌培養物に添加する in vitro のものであってもよい。接触は、例えば、敗血症性ショックの如き細菌性障害を有する被験者にＣＥＭＡを投与する in vivoのものであってもよい。“阻害”又は“阻害有効量”とは、鎮菌（bacteriastatic）作用又は殺菌作用を生ずるのに要求されるＣＥＭＡの量のことをいう。阻害され得る細菌の例には、大腸菌、緑膿菌、Ｅ.クロアカエ、Ｓ.タイフィムリウム(typhimurium)及び黄色ブドウ球菌が含まれる。細菌の増殖を阻害するこの方法は、併用療法又は共働的治療用に抗生物質の添加を更に含んでもよい。投与される適切な抗生物質は、典型的には、細菌がグラム陰性であるかグラム陽性であるかというような細菌の感受性に依存するであろうが、当業者により容易に決められるであろう。本発明のペプチドは、注射により又は時間をかけて徐々に注入することにより非経口で投与することができる。このペチドは、静脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、洞内、又は経皮的に投与することができる。このペプチドの送達の好ましい方法には、マイクロスフェア又はプロテイノイド内への被包、肺へのエアゾール送達による経口投与、又はイオン導入若しくは経皮的エレクトロポレーションによる経皮投与が含まれる。他の投与方法は、当業者に知られているであろう。本発明のペプチドの非経口投与用製剤には、滅菌した水性又は非水性の溶液剤、懸濁剤、及び乳剤が含まれる。非水性溶剤の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブ油の如き植物油、及びオレイン酸エチルの如き注射可能な有機エステルである。水性キャリヤーには、食塩水及び緩衝媒質を含む水、アルコール／水性の溶液、乳濁液又は懸濁液が含まれる。非経口用賦形剤には、塩化ナトリウム溶液、リンガーのデキストロース、デキストロース及び塩化ナトリウム、乳酸加リンガー液、又は固定油が含まれる。静脈内用賦形剤には、流体及び栄養補液、電解質補液（例えば、リンガーのデキストロースを主成分としたもの）、及びそれらに類したものが含まれる。保存剤及び他の添加剤、例えば、抗菌剤、抗酸化剤、キレート剤、及び不活性ガス、及びそれらに類したものの如きものが存在してもよい。本発明は、内毒素血症または敗血症性ショック（敗血症）、または１種以上の敗血症の症状等の免疫病理学的障害を治療または改善する方法であって、敗血症の症状を示している被験者または敗血症を発現する危険性のある被験者に、治療上有効な量のカチオン性ペプチドを投与することを包含する該方法を提供する。「改善」という用語は、治療すべき障害の症状の低下または減少をいう。改善される可能性のあるかかる症状としては、TNFの血中濃度の一時的な減少に関連する症状、例えば、熱、低血圧症、好中球減少症、白血球減少症、血漿板減少症、散在性脈管内凝固、成人呼吸困難症候群、ショックおよび多発性臓器不全が挙げられる。かかる治療を必要とする患者としては、例えば、グラム陰性菌感染により起こる内毒素血症、毒液中毒または肝不全等の毒血症の危険性がある、あるいはそれらに冒されている患者が挙げられる。特に本発明の方法の恩恵に預かることが可能な患者は、大腸菌、クレブシエラsp.、緑膿菌、セラチアsp.、エンテロバクターsp.、プロテウスsp.、インフルエンザ菌B、髄膜炎菌による感染に冒されている患者である。敗血症の危険性のある患者としては、火傷、弾傷、腎不全または肝不全、外傷、免疫無防備状態の（HIV）造血新生物、多発性骨髄腫、キャッスルマン病(Castleman痴 disease)または心臓粘液腫に冒されている患者が挙げられる。本明細書において用いられる内毒素血症の治療のための「治療上有効な量」という用語は、用いられるカチオン性ペプチドの量が、患者のLPSへの応答を低下させ、かつ敗血症の症状を低下させるのに十分な量であることをいう。したがって、「治療上有効な」という用語は、TNFの血漿中濃度の臨床的に著しい上昇を防止し、かつ好ましくは少なくとも５０％、さらに好ましくは９０％にまで低下させるのに十分なカチオン性ペプチドの量を包含する。カチオン性ペプチド投与の投与量の範囲は、所望の効果を生ずるのに十分多い範囲である。通常、この投与量は、患者の年齢、状態、性別および上記したような細菌または他の薬剤による感染の程度に応じて様々であり、当業者であれば決定することが可能である。投与量は、あらゆる禁忌の事象において個々の医師よって調節可能である。如何なる事象においても、治療の有効性は、患者において、LPSおよびTNFの濃度（レベル）をモニターすることにより決定してもよい。血清LPSおよびTNF濃度の減少は、患者の回復と相互に関係しなければならない。さらに、敗血症の危険性がある、あるいは敗血症の症状を示している患者は、カチオン性ペプチドの治療的投与と実質的に同時に、TNF阻害剤、抗生物質またはそれらの双方を投与することをさらに包含する上記のような方法によって治療可能である。例えば、敗血症における、直接的または非直接的な、抗TNF抗体および／またはTNFアンタゴニストの使用等によるTNFの役割の介入により、敗血症の症状の防止または改善を可能にする。特に好ましいのは、抗TNF抗体を活性成分として使用することであり、例えば、トレーシーら(Tracey，et al.)(Nature, 330：662，1987)によって記載されているようなTNF特異性を有するモノクローナル抗体が挙げられる。敗血症の症状を示す患者は、カチオン性ペプチドを用いた治療に加えて、抗生物質を用いて治療してもよい。典型的な抗生物質としては、ゲンタマイシン等のアミノグリコシド、またはペニシリン等のβ−ラクタム、またはセファロスポリンが挙げられる。したがって、本発明の好ましい治療方法は、治療上有効な量のカチオン性ペプチドを、殺菌量の抗生物質の投与と実質的に同時に投与することを包含する。好ましくは、カチオン性ペプチドの投与は、上記抗生物質の投与の約４８時間以内、好ましくは２〜８時間以内、最も好ましくは実質的に同時に起こる。これに関して、本発明のカチオン性ペプチドの殺菌作用、該カチオン性ペプチドの、細菌を死滅させることにおいて他の抗生物質と共働して作用する能力は、特に重要である。事実、カチオン性ペプチドの重要な特徴は、それらがLPSを中和することがここにおいて示されるが、一方、大部分の抗生物質は、細胞を死滅させるプロセスの一部として、細菌からのLPSの放出を誘発するということである。本明細書において用いられる「殺菌量」という用語は、治療を受ける患者において細菌を死滅させる血中濃度を達成するのに十分な量をいう。ヒトへの投与に関して通常安全であると理解されている抗生物質の殺菌量は当業界において周知であり、当業界で公知であるように、特定の抗生物質および治療すべき細菌性感染の種類に応じて様々である。以下の実施例は、本発明を説明することを意図したものであって本発明を限定することを意図したものではない。それらは使用し得るもののうち典型的なものであるが、当業者に知られている他の操作を代わりに用いてもよい。実施例１ｐＧＳＴ−ペプチドプラスミドの構築このプラスミドは、ｐＧＥＸ−３Ｘ（スミスら，Proc．Natl．Acad．Sci．USA ,83:8703(1986)）から組換えＤＮＡ技術を用いて誘導した。因子Ｘ開裂部位及びグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ遺伝子の一部を含むｐＧＥＸ−３Ｘからの５００ｂｐＢｃII−ＢａｍＨＩフラグメントを単離した。このフラグメントを、エリコンプ・セモサイヤー（Ericomp themocyier）中で、このフラグメントの両末端のプライマーを用いて、３５サイクルのＰＣＲ（９４℃で１分間、５０℃ で１分間、７２℃で１分間）に付した。この末端において用いたＢａｍＨＩで開裂したプライマーは、突き出た５'末端を有し、これに、ＰＣＲ反応後にＳｐｈＩ、ＨｉｎｄIII及びＥｃｏＲＩ制限部位を付加した。このＳｐｈＩ部位は、因子Ｘ開裂部位に対して平坦(flush)であった。得られたＰＣＲフラグメントをクレノウフラグメントを用いて平滑末端にして、安定なコピーを得るためにｐＴＺ１８ＵのＳｍａＩ部位内に連結した。ＢｃII及びＥｃｏＲＩを用いてこのフラグメントをｐＴＺ１８Ｕから切り出し、ＥｃｏＲＩ及び部分的にＢｃIIで切断したｐＧＥＸ−３Ｘ内に連結した。得られたプラスミド、つまりｐＧＥＸ−ＫＰは、これでｐＧＥＸ−３Ｘ中のＢａｍＨＩ−ＳｍａＩ−ＥｃｏＲＩに変えてＳｐｈＩ− ＨｉｎｄIII−ＥｃｏＲＩ多クローニング部位を有した。ＧＳＴ−ペプチド遺伝子のクローニング及び発現ＣＥＭＥ（表１，Ａ，Ｂ）、ＣＥＭＡ（表１，Ｖ，Ｗ）及びＨＮＰ−１をコードする合成ＤＮＡ（表１，Ｃ〜Ｈ）をオーバーラップオリゴヌクレオチドとして合成し、ｐＧＥＸ−ＫＰ内にアニーリングして連結した。ＨＮＰ−１はヒト好中球ペプチド１であり、ＣＥＭＥは昆虫デフェンシンセロピン(ceropin)Ａとハチ毒液ペプチド、つまりメリチンの部分から作った融合ペプチドであり、ＣＥＭＡはカルボキシ末端の端に追加の２つのリシン残基を有するＣＥＭＥの変異体である（図３）。しかしながら、これら遺伝子は完全合成したものであるので、ＣＥＭＥ及びＨＮＰ−１の殆どあらゆるペプチド配列又は変異体を組み入れることができる（図２）。陽性クローンをスロット細胞溶解（slot lysis）ゲル電気泳動によって同定し、そしてアプライド・バイオシステムズ自動ＤＮＡ配列分析装置で、プライマーとして合成オリゴヌクレオチド（表１，Ｔ〜Ｕ）を用いてＤＮＡ配列決定するこによって確認した。この組換えベクターを含有する株を融合タンパク質発現について試験した。簡単に説明すると、細胞をルリア肉汁中でＯＤ₆₀ ₀ ＝1．0まで増殖させた。ＩＰＴＧを0．2ｍＭまで添加して発現を誘発した。未誘発及び誘発細胞のサンプルを展開緩衝液中に再懸濁してＳＤＳポリアクリルアミドゲル電気泳動に付したところ、この融合タンパク質が全細胞タンパク質の１５％も占めることが明らかになった。ＨＮＰ−１の場合には、得られた融合タンパク質は、タンパク質分解のために不安定であった。合成プレプロデフェンシンコーディングＤＮＡカセットを含めたことが、この融合タンパク質をタンパク質分解に対して安定にした。ＧＳＴ−ペプチドタンパク質の精製及び開裂融合タンパク質の産生を誘発した細胞を採取し、フレンチ圧力セル（1054.5 k g/cm²（15000 psi））に通すことによって細胞溶解した。その溶解産物を３０００×ｇでの遠心分離によって分画したところ、融合タンパク質は沈殿物（封入体として）にも上澄み液にも見出された。可溶性上澄み液画分中に見出されたものについては、融合タンパク質をグルタチオン−アガロース又はグルタチオン−セファロースビーズ（硫黄結合，シグマ）とインキュベートした。これらビーズは融合タンパク質と結合し、そして数倍の容量の緩衝液で洗浄して未結合タンパク質を除いた。次いで、この結合融合タンパク質を完全に回収するために0．5％ＳＤＳで溶離した。図５は、典型的な単離操作の結果を示す。ＳＤＳ分離は、ＣＨＣｌ₃−ＭｅＯＨ（２：１）抽出又はタンパク質のエタノール沈降によって行い、その後凍結乾燥を行った。不溶性沈殿物画分中に見出されたものについては、タンパク質を３％オクチル−ポリオキシエチレン（Ｏ−ＰＯＥ）で抽出して封入体試料中の主要な不純種である膜タンパク質を除去することにより単離した。検出可能なレベルの全ての膜タンパク質をＯ−ＰＯＥで可溶化すると、比較的純粋な封入体のサンプルが残る。このサンプルを８Ｍ尿素で抽出して封入体を可溶化した後、尿素を透析によって除去する。この段階で、本発明者らは、因子Ｘａプロテアーゼ開裂を用いてペプチドの解放を試みたが、これは極端に非効率的であることが分かった。従って、合成メチオニン残基コドンをポリカチオン性ペプチド配列のすぐ隣に入れて、化学的開裂ができるようにした。この場合には、封入体試料をＯ−ＰＯＥで抽出した後に、その封入体を７０％ギ酸中に直接可溶化した。融合タンパク質からポリカチオン性ペプチドを解放するためにＣＮＢｒをこれに添加した。本発明の最終的なものでは、このメチオニン残基が常に存在する。実施例２ＣＥＭＥ及びＨＮＰ−１を含有するｐＰＡベクターの構築ＣＥＭＥ遺伝子（図２Ａ）のクローン化コピーを用い、オリゴヌクレオチドＮ＋Ｏ（表１）をこの遺伝子（図２Ａ）の５'末端のＳｐｈＩ部位内にアニーリングしてクローン化した。方向をＤＮＡ配列決定によって確認して、ＳａｌＩ部位が因子Ｘａ認識部位に対して５'側であることを確かめた。オリゴヌクレオチドＭ（表１）を用い、ＳａｌＩ部位を３'ＨｉｎｄIII部位内に挿入した。得られた構築体（図２Ｂ）はＳａｌＩカセットを有し、これをｐＲＩＴ５のＳａｌＩ部位内にクローン化して、ｐＰＡ−ＣＥＭＥ（図ｌＢ）を作ることができた。この挿入物の方向を非対称制限エンドヌクレアーゼ部位を用いて確かめた。ＣＥＭＡ遺伝子のクローン化コピーを、ＣＥＭＥについて説明したようにしてｐＰＡベクター内にクローン化した。ＨＮＰ−１遺伝子（図２Ｃ）を、オリゴヌクレオチドＱ＋Ｒ（５'ＳｐｈＩ部位内への挿入用）及びオリゴヌクレオチドＰ（３'ＥｃｏＲＩ部位内への挿入用）を用いて同じようにして変化させた。得られた構築体（図２Ｄ）はＢａｍＨＩカセットを有し、これをｐＲＩＴ５のＢａｍＨＩ部位内にクローン化してｐＰＡ −ＨＮＰ１を得た。この融合タンパク質系内のプレプロカートリッジの作用を調べるために、次の構築体を作らなければならなかった。このＳｐｈＩ部位を用いて、プレプロカセット（図２Ｅ）をＨＮＰ−１遺伝子（図２Ｃ）の５'末端に挿入した。この構築体の３'末端をオリゴヌクレオチドＰ（表１）を用いて変化させ、５'末端をオリゴヌクレオチドＳ（表１）を用いて変化させた。得られた構築体（図２Ｆ）をＢａｍＨＩを用いてｐＰＡ−ペプチド内にクローン化してｐＰＡ−プロＨＮＰ１を作った。やはり、対称制限エンドヌクレアーゼ部位を用いてこのＤＮＡフラグメントの方向を確認した。ｐＰＡ−ペプチドからの融合タンパク質の産生と精製プラスミドｐＰＡ−ＣＥＭＥを大腸菌ＤＨ５α内に形質転換した。しかしながら、この株内で発現を試みたところ、この異種タンパク質がタンパク質分解で分解することが明らかになった。従って、このプラスミドを、エレクトロポレーションを用いて制限修飾突然変異株である黄色ブドウ球菌株ＲＮ４２２０（カーン (S．Kahn)氏から譲り受けたもの）に移した。細胞を１０μｇ／ｍｌクロラムフェニコールを補充したＬＢ培地中でＯＤ₆₀₀＝1．0まで増殖させ、その時点でそれらを採取した。培養上澄み液をＮａＯＨでｐＨ7．6に調節して、ＴＳＴ（５０ｍＭトリス−ＨＣｌ（ｐＨ7．6），１５０ｍＭＮａＣｌ＋0.05％ツィーン２０）緩衝液で予め平衡にしたＩｇＧセファロースカラム（ファルマシア）に通した。カラムを１０倍容量のＴＳＴと５倍容量の１５ｍＭＮＨ₄Ａｃ（ｐＨ5．0）で続けて洗浄した。最後に、タンパク質を0．5 ＭＨＡｃ（ｐＨ3．4）で溶出させて直接凍結乾燥し、非常に純粋な試料を得た。本発明者らは、ＨＮＰ−１の合成遺伝子（プレプロカートリッジを有するもの及び有しないもの）が、この系で殆どタンパク質分解を伴わずにうまく発現できることも示した。融合タンパク質の開裂及びＣＥＭＥの精製ＩｇＧセファロースカラムで単離された凍結乾燥異種タンパク質を１ＭＣＮＢｒを含有する７０％ギ酸中に再懸濁して、反応を２５℃で暗所で１８時間進めた。サンプルを５％ギ酸まで希釈することによって反応を止め、それを凍結乾燥した。このサンプルを0．1％トリフルオロ酢酸中に再懸濁して、ＰｒｏＲＰＣＦＰＬＣカラム（ファルマシア）に充填し、そして０〜４０％勾配のアセトニトリル＋Ｔ0．1ＴＦＡで溶出した。３０〜３５％の間に溶出したＣＥＭＥペプチドから部分的に精製されたサンプルが得られた。ＣＥＭＥの抗菌活性部分精製ＣＥＭＥタンパク質のサンプルを１５％酸性尿素ゲルで電気泳動した。このゲルは、電荷と大きさに基づいて分離するものである（パニーム（Panyim ）とカルキイ(Chalkey)，Arch.Biochem．Biophys.，130:337，1969）。この緩衝液のｐＨは酸性（＝ｐＨ5．0）であり、極性はタンパク質が陽極に移動するように逆にしてある。従って、小さなカチオン性ペプチドは、比較的速くこのゲルを移動するので容易に同定することができる。抗菌活性は、以前に記載されたようにして試験した（ハルトマーク(Hultmark)，Eur．J．Biochem.，106:7，1980）。このゲルをミュラー・ヒントン肉汁＋0．2ＭＮａＰＯ₄（ｐＨ7．4）中で１時間インキュベートした。それを0．6％アガー及び＝１０⁵大腸菌株ＤＣ２を含有する５ｍｌの同じ培地で覆い、次いで再度0．6％アガーだけを含有する５ｍｌの同じ培地で覆った。この覆ったゲルを３７℃で一晩インキュベートすると、メリチン（正のコントロール）とこの研究で産生したＣＥＭＥの移動部位に対応する透明帯ができた。メリチンは、その抗菌活性及び大きさとＰＩ値の類似性の故に正のコントロールとして用いたものである。ＣＥＭＥの抗菌活性を死滅アッセイをも用いて定量した。このアッセイでは、このペプチドを１０⁶細胞／ｍｌの緑膿菌と２０〜６０分間インキュベートしてから、これら細胞を生育可能性についてプレートした（図４）。その結果から、 2．5μｇ／ｍｌ（0．9μＭ）のＣＥＭＥが緑膿菌の生育可能数を２０分間で対数表示で３だけ低下させたことが分かった。ＣＥＭＥ、ＣＥＭＡ及びメリチンの最小阻止濃度（ＭＩＣ）を幾つかの異なる細菌について測定した（表２）。簡単に説明すると、細胞をＬＢ−Ｓ（如何なる塩も補充していないルリア肉汁）中で３７℃で一晩増殖させ、同じ培地で１０，０００分の１に希釈して約１０⁴〜１０⁵ＣＦＵ／ｍｌの濃度にした。これら肉汁希釈液を、９６ウェルマイクロタイタープレートに、開始濃度の抗生物質又は化合物を含有する２００μｌのＬＢ−Ｓを第１列に入れ、１００μｌの同じ培地を第２〜１２列に入れた。第１列から１００μｌの肉汁を取ってそれを第２列と混合して２分の１に希釈することによってこれら化合物を希釈した。これを第１０列まで続けた。最後に１０μｌの細菌を第１〜１１列にピペッティングして、このプレートを３７℃で一晩インキュベートした。翌日にこのプレートをウェル中での増殖について評価してＭＩＣを出した。一般に、ＣＥＭＥとＣＥＭＡは類似のＭＩＣ値を有したか、メリチンよりも一貫して低かった。これらペプチドのＭＩＣは、通常はポリミキシンＢ、ゲンタマイシン（アミノグリコシドの１種）及びセフタジダイム（ceftaz idime）（β−ラクタムの１種）のものよりも高かった。両抗生物質感受性株（Ｈ１８８及びＤＣ２）は、それらの親株と比較して、これらカチオン性ペブチドに対して２〜４倍感受性であった。驚いたことに、ポリミキシンＢ、セフタジダイムに高い耐性を示し、ゲンタマイシンにはより低い程度の耐性を示した突然変異株ＳＣ９２５２は、これらカチオン性ペプチドには耐性がなかった。Ｓ.タイフィムリウム・デフェンシン感受性株（Ｃ５９０）も、ＣＥＭＥ、ＣＥＭＡ及びポリミキシンＢに対して４倍感受性であり、ゲンタマイシン及びメリチンに対して２倍感受性であった。β−ラクタムであるセフタジダイムのＭＩＣがこの株では変わらなかったという事実は、おそらくその外膜の表面上での初期抗生物質接触部位の変化によるものであろうが、その突然変異が自己促進取り込み経路に影響を与えていることを示唆した。これらカチオン性ペプチドは、Ｅ.クロアカエ臨床単離株（２１８Ｓ）及びそのβ−ラクタム耐性突然変異株（２１８Ｒ１，ペニシリナーゼ過剰産生株）に対しても等しく活性であった。これらペプチドのＭＩＣ値は、黄色ブドウ球菌について僅かにより高いだけであったが、それらの分子量がずっと高いので、モル基準では実際のところそれらは殆どの化合物よりも活性である。加えて、ＣＥ（ＣＥＭＡの最初の８個のアミノ酸残基）およびＭＡ（ＣＥＭＡのカルボキシ末端の２０個のアミノ酸）のＭＩＣ値は、すべてP.aeruginosa，E．c oli，S.aureus および Candida albicans でテストされた時と同じアッセイにおける６４μｇ／ｍｌよりも大きかった。その結果、ＣＥＭＡは抗微生物剤であるけれども、個々のフラグメントは抗微生物（または抗カビ）活性を有しない。二価のカチオンは、隣接するリポポリサッカライド（ＬＰＳ）分子を架橋することによってグラム陰性菌の外膜を安定化することが分かっているので、それらはＬＰＳと相互作用する化合物のＭＩＣ値を高めることができる。このＭＩＣアッセイを５ｍＭＭｇ⁺⁺及び８０ｍＭＮａ⁺の存在下で繰り返して、この効果がこれらカチオン性ペプチドに当てはまるか否かを確認した（表３）。その結果から、３つ全てのペプチドの抗菌活性は、Ｍｇ⁺⁺の存在により劇的に阻害され、そしてＮａ⁺によりほんの僅かだけ阻害されることが分かった。これらデータは、カチオン性ペプチドの抗菌メカニズムにおける初期段階は、ＬＰＳ分子上の負に荷電した部位との結合であるという説と一致する。ＭＩＣに満たないレベルのカチオン性ペプチドの存在下で、普通に用いられる幾つかの抗生物質についてＭＩＣ値を測定することによって、共働的に作用するカチオン性ペプチドの能力を調べた（表４）。概して、これらペプチドは、ポーリン(porins)を介して吸収されると提案されている抗生物質（セフタジダイム、イミペネム（imipenem）及びテトラサイクリン）のＭＩＣに殆ど効果を持たなかったが、１／２ＭＩＣレベルのＣＥＭＡは、それらのＭＩＣを２倍低下させた。これはＣＥＭＡの高い膜透過活性のためであり得る（以下を参照のこと）。しかしながら、これらペプチドはポリミキシンＢのＭＩＣを下げなかったが、おそらくそれら全てが同じ経路によって吸収されるので、お互いの取り込みを助けるためであろう。興味深いのは、弱い膜透過活性しか持たないメリチンがポリミキシンＢのＭＩＣに対して有している影響である。これは、ポリミキシンＢが膜を破壊して、あべこべにメリチンがその標的部位に接近できるようになることを示唆している。これのＭＩＣがＣＥＭＥ及びＣＥＭＡの存在下のものよりも低いという事実は、メリチンがその標的部位において他の２つのペプチドよりも大いに活性であり、かつその抗菌活性の律速段階がその外膜を通り抜ける段階であることを示唆しているといえる。実施例３ｐＥＺＺ−ペプチドプラスミドの構築ペブチドＣＥＭＥ及びＣＥＭＡの合成遺伝子を別々にプラスミドｐＥＺＺ１８（ファルマシア）のＢａｍＨＩ−ＨｉｎｄIII 部位内にクローン化した（図１Ｃ）。これにより指向性挿入が起こるようにした。ｌａｃ大腸菌株内でのＩＰＴＧ −ＸＧａ１培地での増殖による青色／白色選択（blue/white selection）を用いてクローンを選択した。適切なクローンをプラスミドＤＮＡの制限分析によって同定し、次いで大腸菌株ＨＢ１０１内に形質転換した。この株は、ファルマシアにより推奨されたもので、外部培地内への融合タンパク質の放出を可能にすることが以前に示されている（レーベンアドラーら，Gene，58:87，1987）。これらクローンを保持する細胞を対数増殖期まで増殖して採取した。全細胞溶解産物をＳＤＳポリアクリルアミドゲルで電気泳動し、そしてタンパク質をニトロセルロースに移した。これらペプチドに特異的な抗血清を用いて、これら融合タンパク質を同定した。ｐＯｐｒＦ−ペプチドプラスミドの構築ここでは、ｐＰＡ−ＣＥＭＥの構築に用いたＳａｌＩフラグメントを用いた。ｐＯｐｒＦＤＮＡ（図１Ｄ）を単離しＳａｌＩて消化して線状フラグメントを作り、その中にＣＥＭＥカセットを連結した。このＣＥＭＥＤＮＡが正しい方向であることをチェックするために、非対称制限エンドヌクレアーゼ部位を用いてクローンをＤＮＡレベルで分析した。次いで、タンパク質レベルで分析を行った。細胞を１ＭＩＰＴＧを含有する選択培地で増殖させた。全細胞溶解産物をＳＤＳ−ＰＡＧＥにより分析して、ウェスタンブロッティングに付した。用いた抗血清は、(a) ＣＥＭＥに特異的なポリクローナル血清、及び (b) ＯｐｒＦのモノクローナル抗体であった。結果は、両エピトープが同−分子上に発現されたことを示した。実施例４膜透過活性ポリカチオン性化合物による膜透過を２種の異なるアッセイで測定した。第１アッセイでは、周縁質に達して細胞溶解を起こすライソザイムの能力による膜破壊を測定した。このアッセイは、それが共通な現象であることを証明するために２種の異なる微生物について行った。種々の化合物による膜透過を原因とする全細胞内へのライソザイムの取り込みは、以前にハンコックら，Antimicrobial Ag ents and Chemo.，19:777，1981 に記載された。ＬＢ−Ｓ中で増殖させた緑膿菌Ｈ３０９又はＥ.クロアカエ２１８Ｒ１の一晩培養物を新鮮な培地で５０分の１に希釈して、ＯＤ₆₀₀＝0．5〜0．6まで増殖させた。それら細胞をサイレンサーＨ−１０３Ｎ臨床用遠心分離器内に採取して１８００ｇで１０分間遠心分離し、１倍容量のアッセイ用緩衝液（５ｍＭＨＥＰＥＳ（ｐＨ7．2），５ｍＭＫＣＮ）で１回洗浄し、そして同じ緩衝液中に0．5のＯＤ₆₀₀に再懸濁した。分析物は、５０μｇ／ｍｌのニワトリ卵白ライソザイム及び種々の濃度のカチオン性化合物を含む６００μｌの細胞からなるものであった。パーキン−エルマー二光線分光光度計でのＯＤ₅₀₀の低下量として細胞溶解量を測定した。ラインザイムなしで行った並行実験により、これら化合物自体の溶菌活性を測定することができた。ライソザイムの透過性が二価カチオンによって阻害されるか否かを試験するために、ライソザイムの添加後であって試験化合物の添加前に、種々の濃度のＭｇＣｌ₂を分析物に添加した。その結果から、ＣＥＭＡはＣＥＭＥと同じく、低濃度でもポリミキシンＢより強力なライソザイムのための透過剤であることが分かった（図５及び６）。ペプチドの濃度を増加すると、ライソザイムが存在しなくても、特にＣＥＭＥ及びメリチンで細胞溶解が起こった（緑膿菌データのみ）。このことを考慮すると、メリチンは、ゲンタマイシンよりも５〜１０倍良好であるとはいえ、他のペプチドと比較して良好な透過剤であるように思われなかった。第２アッセイでは、小さな蛍光プローブである１−Ｎ−フェニルナフチルアミン（ＮＰＮ）それ自体を膜内に挿入する能力により膜透過甘を測定した。通常は、殆どのＮＰＮは外膜に侵入することができないが、膜透過剤の存在下では疎水性膜の中に入って蛍光を増す（図７及び８）。このＮ−フェニルナフチルアミン取り込みアッセイは、以前にロー（Loh）らにより Antimicrobial Agents and C hemo.，26:546，1984 に記載された。ライソザイム溶菌アッセイと同じようにして、正確に細胞を調製した。１−Ｎ−フェニルナフチルアミン（ＮＰＮ）をアセトン中に５００μＭの濃度に溶解した。ＮＰＮの蛍光は、パーキン−エルマー６５０−１０Ｓ蛍光分光光度計でそれぞれ３５０ｎｍ及び４２０ｎｍに設定した励起及び発光波長を用いて５ｎｍのスリット幅で測定した。１ｍｌの細胞中に、２０ μｌのＮＰＮ（最終濃度１０μＭ）及び１０μｌの0．64ｍｇ／ｍｌのポリミキシンＢ（最終濃度6．4μｇ／ｍｌ）を添加し、生成する蛍光を９０％偏向（９０任意単位）を読み取るように調節することによって分析物を標準化した。１ｍｌの細胞及び１０μＭＮＰＮを含有するキュベットに種々の化合物を異なる濃度で１０μｌ添加することによって試験した。透過活性を（総蛍光）−（ＮＰＮ単独による蛍光）とした。蛍光測定後、それら細胞のＯＤ₆₀₀を測定して有意な細胞溶解が起こっていなかったことを確かめた。コントロール実験で、アセトン及び試験化合物のいずれもＮＰＮの不存在下では単独で蛍光を増加しないことが示された。これら実験で、ポリミキシンＢ及びＣＥＭＡが、ＮＰＮに対して膜を開くことに等しく活性であることが分かったが、ＣＥＭＥとメリチンは（緑膿菌について）あまり活性ではなかった。要するに、これらカチオン性ペプチドが外膜の強力な透過剤であることが分かった。このことは、それらの抗菌活性メカニズムに疑いなく寄与している。実施例５カチオン性ペプチドのＬＰＳとの相互作用二価カチオンの存在下でのＭＩＣアッセイは、カチオン性ペプチドが、ＬＰＳ上の負に荷電した部位に結合することを示唆した。このことを更に定量的に証明するために、精製した緑膿菌ＬＰＳを用いて、ダンシルポリミキシン（ＤＰｘ）排除アッセイを行った。ＤＰｘは、ＬＰＳと結合したときは強く蛍光を発するが、溶液中でフリーのときは弱くしか発しないポリミキシンの誘導体である。このアッセイでは、ＤＰｘをＬＰＳとインキュベートして結合部位を飽和させ、そしてその反応液中にポリカチオン性化合物を滴定しながら、ＤＰｘの追い出しを蛍光の減少により追跡した（図９）。緑膿菌ＬＰＳは、以前に記載された（ダービュー（Darveau）ら，J．of Bacteri ology，155;831，1983）通りに単離したものであり、ダンシルポリミキシンは、シンドラー（Schindler）ら，B．Antimicrobial Agents and Chemo.，8:95,1975 に記載された通りに合成した。簡単に説明すると、４０ｍｇのポリミキシンＢ及び１０ｍｇの塩化ダンシルを、２ｍｌの６０ｍＭＮａＣＯ₃と４０％アセトン中で混合して、暗所で９０分間インキュベートした。未反応塩化ダンシルをセファデックスＧ−５０カラムでのゲル濾過によってダンシルポリミキシンと分離した。ダンシルポリミキシンを含有する画分を１／２倍容量のｎ−ブタノールで抽出してから、デシケーター中で３７℃で濃縮乾固した。このダンシルポリミキシンを５ｍＭＨｅｐｅｓ（ｐＨ7．0）中に再懸濁し、ジニトロフェニル化により定量し、そして−２０℃で分割保存した。モーア（Moore）らの方法（Antimicrobial Agents and Chemo.，29:496，1987 ）を用いてＬＰＳ上の結合部位を飽和するのにどれ位のＤＰｘが必要であるかを試験した。簡単に説明すると、１００μＭＤＰｘの５μｌサンプルを、最大蛍光に達するまで１ｍｌの３μｇ／ｍｌのＬＰＳ中に連続的に滴定した。蛍光は、パーキン−エルマー６５０−１０Ｓ蛍光分光光度計で３４０ｎｍの励起波長と４８５ｎｍの発光波長とで５ｎｍのスリット幅を用いて測定した。９０〜１００％最大蛍光を与えるＤＰｘの最終濃度（2．5μＭ）を選んで、その後の全ての実験に用いた。結合阻害アッセイ（モーアら，Antimicrobial Agents and Chemo.，2 9:496，1987）には、2．5μＭＤＰｘを、５ｍＭＨＥＰＥＳ（ｐＨ7．2）中のＨ１０３ＬＰＳ３μｇ／ｍｌに添加した。試験化合物をある時点で５μｌ添加して、ＬＰＳからのＤＰｘの追い出しによる蛍光の減少を記録した。化合物の添加は、蛍光の減少が小さくなるまで（＜５％）続けた。データを１−｛（最大蛍光 −試験蛍光）／最大蛍光｝ｖｓ化合物濃度（ｌ）としてプロットした。ＬＰＳ上の結合部位に対するこれら化合物の相対的親和性を決めるために二重逆数プロットを行い、１／（最大蛍光−試験蛍光）／最大蛍光ｖｓ１／ｌをプロットした。計算したＸ切片は−１／ｌ₅₀に等しかった。ここで、ｌ₅₀はＬＰＳに結合したＤＰｘの５０％を追い出す化合物の濃度に等しい。全ての実験は最低で３回行った。精製ＬＰＳの代わりに全細胞を用いるＤＰｘ結合阻害アッセイ用に、Ｈ３０９細胞をライソザイム溶菌アッセイと同じようにして調製した。この分析物は、ＯＤ₆₀₀が0．5の１０μｌの細胞、９９０μｌの５ｍＭＨＥＰＥＳ（ｐＨ7．2）及び５ｍＭＫＣＮ、並びに９０〜１００％結合飽和度を付与する濃度のＤＰｘからなるものであった。この濃度は日によって変動したが、通常、2．5μＭと3．5 μＭとの間であった。上記の通りに化合物を滴定し、そしてｌ₅₀値を測定した。これらデータで、これらカチオン性ペプチドは、ポリミキシンＢのものに匹敵するがゲンタマイシンのものより大いに高い濃度でＤＰｘを追い出すことが示された。これは、ＬＰＳに対する強い親和性を示すものである。これらデータを二重逆数プロットとしてプロットすると（図１０）、Ｘ切片から−１／ｌ₅₀に等しい値が得られた。ｌ₅₀は、ＬＰＳに対する化合物の親和性の指標であって５０％極大ＤＰｘ排除が起こる化合物の濃度に等しい（表５）。これらデータは、ＣＥＭＡがＬＰＳに対して（μＭ基準で）ポリミキシンＢよりも高い親和性を有し、ＣＥＭＥ及びメリチンは僅かに低い親和性を有することを示した。これら親和性が生物学的に関連しているか否かを確認するために、無傷緑膿菌細胞で実験を繰り返した（図１１及び１２）。これら実験からのｌ₅₀値（表５）は、３種全てのカチオン性ペプチドが全細胞からＤＰｘを追い出すのにポリミキシンＢよりも良好であることを示した。これは、ＣＥＭＡだけ（及び低濃度でＣＥＭＥ）がポリミキシンＢよりも良好な膜透過剤であることを示しているので興味深い。これらＬＰＳ結合親和性とそれに続く膜透過活性との間の差は、二価カチオンと競合するレベル又はこれらペプチドが一旦ＬＰＳと相互作用すると、コンフォメーションをとることを示すものであるといえる。実施例６カチオン性ペプチドによるマクロファージにおけるＬＰＳ媒介ＴＮＦ誘導の抑制マクロファージにおけるＬＰＳ誘導ＴＮＦに及ぼすＣＥＭＥおよびＣＥＭＡペプチドの効果を調べた。ＲＡＷ 264.7マクロファージ細胞を、162cm²の細胞培養フラスコに１０⁶個の細胞をまいて３７℃、５％ＣＯ₂で１週間インキュベートすることにより増殖させた。次に、フラスコからＲＡＷ細胞培地（Hepes 緩衝液45 0ml; 2.4mM L-グルタミン 3ml（400mM）; Pen/Strep 3ml（10⁴U/mlのPen,1mg/ml のStrep); および10% 熱不活性化ウシ胎児血清（FBS）50ml を含有するダルベッコ改良イーグル培地）を完全に取り除いた。各フラスコに１０mlの細胞解離溶液(Sigma)を加え、３７℃で１０分インキュベートした。細胞をフラスコから取り出し、ＲＡＷ細胞培地で希釈し、６分遠心した。フラスコにつき５mlの培地を用いて細胞ペレットを再懸濁させた。１００μl の細胞懸濁液を分離し、４００ μl のトリパンブルーに加え、血球計を使って細胞をカウントした。この細胞懸濁液を１×１０⁶細胞／mlに希釈し、２４ウェルプレートの各ウェルにつき１ml の懸濁液を加えた。アッセイで使用するため、２４ウェルプレートを３７℃、５％ＣＯ₂で一夜インキュベートした。一夜のインキュベーション後、全ウェルから培地を吸引除去した。１００μl のリポ多糖（ＬＰＳ）を１００ng／１００μl で添加した。ＣＥＭＥまたはＣＥＭＡを所望濃度／１００μl で明記したウェルに加えた。全ウェルにＲＡＷ細胞培地を加えて最終容量を１mlにした。その後プレートを３７℃、５％ＣＯ₂で６時間インキュベートした。次にウェルから上清を取り出し、４℃で一夜貯蔵した。完全な細菌がウェルに直接添加されたウェルの場合は、上清を 0．2μm フィルターエッペンドルフチューブ中で５分遠心した。続いて上清を細胞毒性Ｌ９２９アッセイで使用した。サンプルを９６ウェルプレートに移した。全プレートの第一列のウェルを除いて全部のウェルに５０μl のＴＮＦ培地を加えた。１０μl のマウスＴＮＦ標品（２０ng/ml）および９０ μl のＴＮＦ培地をプレートに２通りで加え、第二列から最後の列まで１：２で希釈した。ＲＡＷ細胞アッセイから得られた上清を含む試験サンプル（７５μl ）は別の列に２通りで加え、第二列から最後の列まで１：３で希釈した。ＴＮＦ感受性Ｌ９２９マウス繊維芽細胞は162cm²の細胞培養フラスコに１０⁶ 個の細胞をまいて１週間増殖させた。フラスコにつき１０mlのトリプシン−ＥＤＴＡを用いてＬ９２９細胞をフラスコから取り出し、３〜５分インキュベートした。この細胞懸濁液を希釈して６分遠心した。ペレットをフラスコにつき５mlの新鮮なＬ９２９培地中に再懸濁してカウントした（ＲＡＷ細胞と同様）。細胞懸濁液を１０⁶細胞／mlに希釈した。１００μl を用いて、上清を含む９６ウェルプレートの各ウェルに接種した。（Ｌ９２９増殖培地は、ＦＢＳの代わりに50ml の10% 熱不活性化ウマ血清を使用したことを除いて、ＲＡＷ細胞培地と同じであり、ＴＮＦアッセイ培地は４μg/mlのアクチノマイシンＤを加えた以外はＲＡＷ細胞培地と同じであった。）プレートを３７℃、５％ＣＯ₂で２日間インキュベートした。次に培地を吸引除去し、フェノールレッドを含まない改良イーグル培地中の色素ＭＴＴ（0.5mg/ ml）１００μl と取り替えた。次にプレートを３７℃、５％ＣＯ₂で３時間インキュベートした。色素を除去し、１００μl の無水エタノールと取り替えた。プレートを室温で１０〜１５分放置し、ホルマザン色素の結晶を溶解させた。６９０nmの基準フィルターを有するＥＬＩＳＡプレートリーダーを使って５７０nmでプレートを読み取った。１ユニットのＴＮＦ活性はＬ９２９細胞の５０％を死滅させるのに要する量として定義される。それゆえ、１mlあたりのＴＮＦレベル（ユニットで）はＬ９２９細胞の５０％死滅をもたらす希釈率の逆数となる。図１３および１４は、次第に増加する量（０、２、５、１０、２０または５０ μg）のＣＥＭＥ（ＭＥ）またはＣＥＭＡ（ＭＡ）ペプチドおよび１００ngのＬＰＳで６時間処理した後のＴＮＦレベル（Ｕ／ml）を示す。ＴＮＦレベルはE.co li 0111:B4 またはE．coli BortのＬＰＳを添加して６時間後に測定した（それぞれ図１３および１４）。データは２つの別個の実験の結果を示しており、これらのデータから両方のペプチドが、５μg/mlほどの低濃度で、２つの異なるＬＰＳサンプルを含む培養物においてＬＰＳ誘導ＴＮＦのレベルを効率よく低下させることが明らかである。無傷の細胞の誘導実験では、１０⁶個のE．coli Bort細胞はＲＡＷ細胞において１mlにつき11,967〜14,805ユニットのＴＮＦを誘導した。２０μg のＣＥＭＡを添加すると、２つの別個の実験で、１０⁶個のE．coli Bort細胞により誘導されたＴＮＦレベルが９６％または９７％低下した。ＲＡＷ 264.7マクロファージ細胞系は３７℃の５％ＣＯ₂インキュベーター内で１０⁶個／mlにまで組織培養物中で増殖させた。P．aeruginosa 株 H103 またはE．coli 由来のリポ多糖（ＬＰＳ）を０から１００μg/mlの範囲の濃度で1.2 〜2.4 μg/mlのＣＥＭＡの存在下または不在下に加え、細胞を３７℃の５％ＣＯ₂ インキュベーター内でさらに６時間インキュベートした。次に上清を集め、ＴＮＦ感受性Ｌ９２９マウス繊維芽細胞系でＴＮＦ活性をアッセイした。ＴＮＦ活性は対照細胞に対して５０％細胞毒性をもたらすのに要する希釈率の逆数として定義される（表６）。表６のこれらのデータは、ＭＩＣ（1.2 〜2.4 μg/ml）のＣＥＭＥが用量依存的に１種より多い細菌のＬＰＳによるＴＮＦ産生を９１％ほども抑制したことを示している。ＣＥＭＡがＬＰＳ誘導ＴＮＦ産生をいかに迅速に低下させるかを調べるために、 E．coli 0111:B4 またはBortのＬＰＳをＲＡＷマクロファージに０分に加えた。ＣＥＭＡまたはポリミキシンは０、３０および６０分に加えた。６時間後にＴＮＦのレベルを測定した。結果を図１５に示してある。（ＭＡ−Ｂ，Bort LPSの効果に拮抗するＣＥＭＡ；ＰＭ−Ｂ，Bort LPSと共にポリミキシンＢ；ＭＡ−Ｏ， 0111:B4 LPS と共にＣＥＭＡ；ＰＭ−Ｏ，0111:B4 LPS と共にポリミキシンB。）結果はＣＥＭＡがポリミキシンＢと同様にＬＰＳによるＴＮＦ誘導を抑制することを示している。さらに、ＣＥＭＡは、ＬＰＳを添加して６０分後に加えたときでさえ、ＲＡＷ細胞系におけるＬＰＳのＴＮＦ誘導能を低下させるのに効果的であった。ＣＥＭＡは、ＬＰＳを添加して６０分後に加えたとき、ポリミキシンＢと比べて明確に異なる再現可能な利点を示した。ＣＥＭＡがマクロファージ細胞系に直接作用するのでなくＬＰＳに作用することを確かめるために、２０μg のＣＥＭＡをＲＡＷ細胞に加え、６０分インキュベートした後で培地を吸引し、ＨＢＳＳ(Hanks Buffered Salt Solution)で３回細胞を洗浄した。洗浄したＲＡＷ細胞に１０ngまたは１００ngのＬＰＳを添加すると高レベルのＴＮＦ（14,000 〜20,000Ｕ／mlのＴＮＦ）が誘導され、このことはＣＥＭＡがＬＰＳ添加に応答してＴＮＦを誘導するＲＡＷ細胞の能力を永久的に抑制しなかったことを示唆する。これに対して、ＣＥＭＡを含有する吸引培地は、１０ngまたは１００ngのE. coli BortのＬＰＳに応答してＴＮＦを誘導する新鮮なＲＡＷ細胞の能力をそれぞれ９８．５％または７５％低下させることができた。５０μg までのＣＥＭＡは、トリパンブルー排除で判定したとき、ＲＡＷ細胞の生存能を明らかに低下させることはなかった。実施例７マウス内毒素性ショックモデルにおける致死ＬＰＳ内毒素からの保護ＣＥＭＥおよびＣＥＭＡがＬＰＳ誘導内毒素血症から保護する能力をin vivo で評価した。Galanos の方法(Galanos ら，Proc．Natl．Acad．Sci.，USA，76:5 939-5943，1979)に従ってＬＰＳに感作させるためにマウス（８〜１０週齢）に２０μg のD-ガラクトサミン(Dgal)を腹腔内注射し、続いて１００μｌ中の０、５０、１００または２００μg のＣＥＭＥまたはＣＥＭＡを投与した。その後すぐに１００μl 中のＬＰＳ（１０または２０μg ）を注射した。注射の２４時間後と４８時間後にマウスを観察し、生存マウスを記録した。２００μg のＣＥＭＥまたはＣＥＭＡのみ（すなわち、8.7mg/kg）を与えたマウスは全部が生存しており、このことはこの用量がマウスにとって毒性でなかったことを示唆する。ＣＥＭＥはマウスを高用量（２０μg ）の内毒素でチャレンジしたとき低い保護効果（２９％）を示した（図１６）。対照的に、ＬＰＳとＣＥＭＥを一緒に３７℃で４５分インキュベートしてから同時に注入すると、ＣＥＭＥは完全に防御的であるように思われた。１０μg のチャレンジ用量のE.coli 0111:B4 のＬＰＳの場合は、１００％の対照マウス（すなわち、カチオン性ペプチドを投与してない）が死亡した。５０、１００および２００μg のＣＥＭＥをマウスに投与したときには、それぞれ３７％、４０％および４５％の生存率（すなわち、６３％、６０％および５５％の死亡率）が記録された（表８、図１６）。ＣＥＭＡはその高いＬＰＳ結合能と合致して、マウスに５０、１００および２００μg の用量で投与したとき、それぞれ６０％、７５％および７８％の生存率をもたらして、より一層防御的であった。これがＴＮＦレベルの低下と関連があることを実証するため、１０μg のＬＰＳと２０mgのＤｇａｌを０分に注入した。３０分後マウスを犠牲にして血液を採取し、遠心して血清を分離し、この血清を細胞毒性Ｌ９２９アッセイで使用した。結果はＴＮＦの血中レベルが６９〜２６２Ｕ／mlの範囲であることを示した。ＬＰＳおよびＤｇａｌと共に２００μ gのＣＥＭＡを注入されたマウスは、３０分でＴＮＦの血中レベルが１１〜１６Ｕ／mlであることを示した（ＣＥＭＡの結果は何も注入しなかった対照マウスに匹敵するものであった）。Ｄｇａｌ、ＣＥＭＡおよびＬＰＳを注入されたマウスにおけるＴＮＦレベルのこのような低下は最高２時間にわたって持続した。こうした結果は、ＣＥＭＥ特にＣＥＭＡが内毒素関連疾患の治療に利用できる可能性があることを示唆する。実施例８カチオン性ペプチドの抗菌活性ＣＥＭＥおよびＣＥＭＡは、１〜１６μg/mlの範囲のＭＩＣでもって広範なグラム陰性菌を殺すことができた（表９）。こうした細菌として、敗血症や内毒素性ショックと関連があって生命を脅かすグラム陰性病原菌がある。これらのin v itroデータと合致して、好中球減少マウスモデルにおいて、ＣＥＭＥとＣＥＭＡはどちらも、急性内毒素治療法（１回量実験）（ＣＥＭＡの場合は２回量治療法も使用）をまねるベく確立された条件下で、ＬＤ₅₀用量のマウス病原菌Pseudomo nas aeruginosa M2株から動物を有意に防御する能力があることを示した（表１０）。細菌としては、新生児の髄膜炎の症例から最初に誘導されたため研究するのに適切な病原菌株であると考えられる E．coliのBort株（Bortolussiら，Inf. Immun.，25:293，1979)、および標準的な内毒素源であるE．coli の0111:B4 株( D．Morrison 博士から提供された)（Kellyら，Inf．Immun.，59:4491，1991）が含まれた。さらに、P．aeruginosa PA01株 H103，P．aeruginosa M2，P.aerugin osa K799，Escherichia coli UB1005，Enterobacter cloacae 218S,Salmonella typhimurium MS7953s，Klebsiella pneumoniae ATCC 13883,Xanthomonas maltop hilia ATCC 13637 および Acinetobacter calcoaceticus 8193 を使用した。ＬＰＳは Westphal と Jann の方法（Westphalら，Acad.Press，Inc．NY.，5:83) によりE．coli Bortから、そしてDarveau とHancock の方法(Darveau ら，J．Ba cteriol，155:831，1993)によりP．aeruginosa H103から得られた。E．coli 011 1:B4 からのＬＰＳはSigma 社から購入した。ＲＡＷ 264.7マクロファージ細胞系におけるＴＮＦ誘導の阻止ＲＡＷ 264.7細胞はＬＰＳ添加に応答して細胞培養下でＴＮＦを誘導し、かくしてＬＰＳ媒介ＴＮＦ誘導のin vitroモデルである。マウス細胞系ＲＡＷ 264.7をＡＴＣＣ(Rockville，Md)から入手し、記載された(Kellyら,__前掲）とおりに維持し、継代培養した。ＬＰＳによるＴＮＦ誘導実験は Kellyら（前掲）に記載されたとおりに行った。簡単に述べると、２４ウェル組織培養プレートに１０⁶個/ml/ウェルの細胞をまいて一夜増殖させたＲＡＷ264.7細胞からダルベッコ改良イーグル培地を吸引し、新鮮な培地と取り替えた。最終濃度１００ng/ml のＬＰＳを細胞とともに３７℃、５％ＣＯ₂で６時間インキュベートし、その後ＴＮＦアッセイを行った。ＬＰＳ添加と同時に、または一定の間隔後に、カチオン性ペプチドまたはポリミキシンＢを最終濃度２〜５０μg/mlで加えた。全てのアッセイを３回行い、同様の結果を得た。カチオン性ペプチドが細胞系ではなくＬＰＳと相互作用していたことを確かめるために、上述したとおりにマクロファージ細胞系に５０μg/mlのカチオン性ペプチドを添加し、５％ＣＯ₂中３７℃で６０分インキュベートした後に上清を取り出し、未処理のＲＡＷ 264.7細胞の第２ウェルに加えた。ペプチド処理ＲＡＷ細胞に新鮮な培地を加え、その後１００ng/ml のＬＰＳをペプチド処理細胞と上清で再構成した細胞との両方に加え、５％ＣＯ₂中３７℃で６時間インキュベートした後にこれらのウェルでのＴＮＦ産生についてアッセイした。完全細菌によるＴＮＦ誘導に及ぼす効果を調べるため、ルリアブロスで一夜増殖させ（約１×１０⁸/ml）、１０⁷〜１０⁵個/mlに希釈した細菌およびＲＡＷ264 .7細胞をそれぞれ、トランスウェル拡散チャンバーの別々のコンパートメント（２つのコンパートメントを分離する0.2μm のメンブランフィルターを含む）に加えた。適宜に、細菌を含有するコンパートメントに最終濃度２０μg/mlでペプチドを加えた。５％ＣＯ₂中３７℃で６時間インキュベートした後にＴＮＦレベルを測定した。全てのアッセイを３回行い、同様の結果を得た。ペプチドが用いた最高濃度でＴＮＦを誘導せず、かつトリパンブルー排除およびＲＡＷ 264.7細胞の連続付着で判定して細胞毒性でないことを実証するため、対照アッセイを行った。Ｌ９２９繊維芽細胞に対する細胞毒性に基づいて、細胞培養上清およびマウス血清中のＴＮＦを測定した（Kelly ら，前掲）。細胞毒性がＴＮＦ−αおよびＴＮＦ−βに対するモノクローナル抗体（抗体 IP400および1221-00; Genzyme Cor p，Cambridge，MA）で中和された対照実験は、ＴＮＦが唯一細胞毒性に関与していたことを示した。ＴＮＦ活性は、ＥＬＩＳＡ＋プログラム(Meddata，Inc.，Ne w York，NY)を用いてコンピュータ処理して、Ｌ９２９細胞の５０％細胞毒性を引き起こすＴＮＦの希釈率の逆数としてユニットで表される。我々のやり方では、１ユニットのＴＮＦが組換えマウスＴＮＦ（Genzyme Corp）の62.5 pg/mlに相当した。対照実験は、カチオン性ペプチドがこれらの実験で用いた最高濃度でこのマクロファージ細胞系に対して毒性がないことを示した。ＣＥＭＥとＣＥＭＡはどちらも、ＲＡＷ 264.7細胞によるＴＮＦ分泌の、E．coli 0111:B4 のＬＰＳによる、誘導を再現可能に抑制することができた（表１０）。２μg/mlほどのペプチドがＴＮＦ誘導を５０％以上も抑制し、一方２０〜５０μg/mlのペプチドはＴＮＦ誘導をほぼ完全に阻止した。E．coli BortのＬＰＳを用いた実験とP．aeruginosaH 103株のＬＰＳを用いた予備実験とで実質的に同じ結果が得られた。これがマクロファージではなくＬＰＳとペプチドとの相互作用によるものであることを実証するため、２０μg/mlのＣＥＭＡをＲＡＷ 264.7細胞とともに６０分プレインキュベートし、その後上清を除去した。新鮮な培地および１００ng/ml のE．coli 0111:B4 のＬＰＳを添加すると非常に高レベルのＴＮＦ(19062 Ｕ/ml)が誘導され、このことはペプチドがＬＰＳ誘導に応答するＲＡＷ 264.7細胞の能力を表現しなかったことを示す。対照的に、これらのプレインキュベーションから得られた上清（おそらくペプチドを含んでいた）は、新鮮なＲＡＷ 264.7細胞に加えたとき、ＬＰＳ剌激に応答してＴＮＦを誘導するこれら細胞の能力を抑制することができ、たった4451Ｕ/ml が産生されたにすぎなかった。さらに、２０μg/mlのＣＥＭＡによるＴＮＦ誘導の阻止の反応速度論も調べられ、ポリミキシンＢによる阻止と比べられた。ポリミキシンＢはＬＰＳへの結合に対して非常に高い親和性を有し（Piersら，Mol．Micro.，12(6):951，1994;Pi ers ら, Antimicrob. Agents. Chemother., 38(10):2311，1994; Moore，R.A.,A ntimicrob．Agents．Chemother.，29:496，1986）、かつＬＰＳの多くの生物学的活性を阻止する能力を有する(Stokesら，J．Inf．Dis.，160:52，1989;Hanasa waら，Surg．Gynacol．Obster.，168:323，1989)ことが実証されている。以前のデータはＣＥＭＡが、ダンシルポリミキシン置換アッセイで判定して、ＬＰＳに対して非常に近似した高い親和性をもつことを示した（Piers，K.L.,前掲，38(1 0)，1994）。これに合致して、ＣＥＭＡはE．coli 0111:B4 およびE．coliBort のＬＰＳによるＴＮＦ誘導を、両方ともほぼ１００％、阻止するその能力においてポリミキシンＢと匹敵した。ポリミキシンＢとＣＥＭＡはどちらも、ＲＡＷ 2 64.7細胞にＬＰＳ添加の６０分後に加えたとき、ＴＮＦのＬＰＳ誘導をそれぞれ８１％および９９％阻止することができた。ヒトおよび動物の感染症では、ＬＰＳはおそらく精製分子として放出されるのではなく、細菌の他の細胞成分と会合しているだろう。この状況を模倣するため、自然界で細菌から放出されるＬＰＳ−タンパク質複合体をＲＡＷ 264.7細胞におけるＴＮＦ産生を引き出す誘導剤として使用するモデル系が採用された。E. coli Bortおよび0111:B4 またはP．aeruginosa H103の生存能のある細胞をトランスウェルフィルターユニット（0.2 μmのメンブランフィルターによりＲＡＷ2 64.7細胞を含有するコンパートメントから無傷細菌が分離されている）でインキュベートした。ペプチドを加えなかった対照実験は、ＬＰＳ刺激により示されたものに匹敵する高レベルのＴＮＦ誘導を示した（表１１）。１０⁵、１０⁵および１０⁷個の生存可能なE．coli 0111:B4（表１１）およびBort細胞に２０μg/mlのペプチドを添加すると、ＴＮＦのレベルが９０〜９６％低下した。１０⁵個の生存可能なP．aeruginosa に２０μg/mlのＣＥＭＡを添加したときも同様に、ＴＮＦ誘導の９６％低下が生じた。実施例９ガラクトサミン感作マウスへのＬＰＳ注入によるＴＮＦ誘導および致死の阻止マウスは本来ＬＰＳに対し抵抗性である。Galanos ら(Galanos，C.，Proc．Na tl．Acad．Sci．USA，76:5939，1979)は、マウスへのガラクトサミンの注入がこの本来の抵抗性をおそらく肝臓へのその作用により低下させ、１μg 以下ほどの量のＬＰＳに対してマウスを過敏性にすることを実証した。内毒素性ショックは、ガラクトサミンで感作した８〜１０週齢のＣＤ−１雌マウスに、リン酸緩衝溶液（ＰＢＳ）pH 7.2中の１０または２０μg のE．coli 0111:B4のＬＰＳを腹腔内注射して引き起こした（Galanos，C.,前掲; Freudenberg，M.A.，Inf.Immun. ，51:891，1986）。ペプチドを必要とする実験では、ＬＰＳ注射の直前または後に１００μl の滅菌水中の５０〜２００μg を別の腹腔内部位に注射した。生存実験では、注射後２４または４８時間で生存をモニターした。ＴＮＦを測定する実験では、注射後８時間まで定期的に心臓穿刺により血液を取り出し、血清中のＴＮＦの測定に先立って凝固させた。ペプチドの抗菌効果を測定するために、同様の戦略を採用した。ＣＤ−１雌マウスを以前に記載された(Cryz，S.J.，Inf．Immun.，39(2):1067，1982)とおりに３回のシクロホスファミド注射で好中球減少にした。ＬＤ_90-100用量のPseudo monas aeruginosa M2 株（マウスにつき約１０²の微生物）を腹腔内注射し、１回量実験ではカチオン性ペプチド２００μg(8.7mg/kg)を含有するＰＢＳまたは滅菌水１００μl をその後すぐに投与した。２回量実験では、細菌の注入後１時間目と１４時間目にペプチドを投与した。生存は２４および４８時間後に記録した。１０〜２０μg の量のＬＰＳを腹腔内注射すると、２４時間以内に１００％が死亡した。これに対して、ＬＰＳとほぼ同時に、しかし腹腔内の別の部位にＣＥＭＡを投与すると、用量依存的にマウスが防御された（図１７）。１０μg の E .coli 0111:B4のＬＰＳを腹腔内注射することで内毒素血症を起こさせた。続いて、５０、１００または２００μg（2.2、4.4 および8.7mg/kg）のＣＥＭＥまたはＣＥＭＡを腹腔内の別の部位に投与した。実験のそれぞれの時点で３匹のマウスを評価した。２４時間後に死亡を観察した。２００μg の量のＣＥＭＡ（約8.7mg/kg）は７８％のマウスを防御した（フィッシャーの正確度検定でp＜0.05）。ＬＰＳに対するより低い親和性と合致して、ＣＥＭＥは致死的内毒素性ショックからマウスを防御する能力が低かったが、やはり用量依存的であった。注入に先立ってＣＥＭＥとＬＰＳをプレインキュベーションすると１００％の防御が得られた。防御におけるこの差異はおそらく、マウスの腹腔内の別の部位に投与したときにＬＰＳを見つけ出し、結合し、中和するというペプチドの必要条件を反映するだろう。対照実験は、ペプチドそれ自体がここで用いた最高濃度でもマウスを死亡させないことを示した。ＴＮＦは内毒素性ショックにおける主要なメディエーターであるとする証拠がかなりの数にのぼる。ペプチドがＴＮＦ誘導を抑制することで動物においてそれらの効果を発揮していたかどうかを調べるために、ガラクトサミン処理ＣＤ−１マウスへの１０ｐg の E．coli 0111:B4由来のＬＰＳの注入に応答するＴＮＦを追跡した。ＬＰＳの注入は血清ＴＮＦレベルの典型的な遅延増加をもたらし、血清ＴＮＦレベルはＬＰＳ導入後およそ９０分でピークに達した（図１８）。１０ μg の E．coli 0111:B4のＬＰＳの腹腔内注入により内毒素血症を起こさせ、半数のマウスには２００μg のＣＥＭＡを０分に腹腔内の別の部位に投与した。図示した時点で血液を採取し、Ｌ９２９細胞毒性アッセイでＴＮＦを測定した。結果はマウスのＴＮＦレベルの平均±標準偏差として表してある。しかし、ＬＰＳの直後に２００μg のＣＥＭＡを投与したとき、ＴＮＦ誘導の同様の速度論が観察されたが、血清ＴＮＦレベルは８９％まで低下した。本発明の目下好適な実施態様について説明してきたが、本発明はその精神から逸脱することなくさまざまな改変が可能であることを理解すべきである。したがって、本発明は次の特許請求の範囲によってのみ制限されるものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１２Ｎ 1/21 Ａ６１Ｋ 37/64 ＡＢＹＣ１２Ｐ 21/02 37/02 //(Ｃ１２Ｐ 21/02 Ｃ１２Ｒ 1:445） (Ｃ１２Ｐ 21/02 Ｃ１２Ｒ 1:19） (72)発明者ピアーズ，ケビン，エル. カナダ国ブイ７イー３ビー２ブリティッシュコロンビア，リッチモンド，モントンストリート 5555 (72)発明者ブラウン，メリッサ，エイチ. カナダ国ブイ６ケー１ワイ３ブリティッシュコロンビア，バンクーバー，ウェストセブンスアベニュー 202− 2267 (72)発明者ケリー，ニアムカナダ国ブイ５ブイ２エー６ブリティッシュコロンビア，バンクーバー，イーストトゥエンティー−フォース 745

Claims

【特許請求の範囲】１．抗菌活性を有する生物学的に活性なカチオン性ペプチドの産生方法であって、ａ）カチオン性ペプチドをコードするＤＮＡ配列を、細菌のプロテアーゼを阻害するアニオン性キャリヤーペプチドをコードするＤＮＡ配列に隣接して含有する発現ベクターを構築し、ｂ）細菌宿主細胞をａ）の発現ベクターで形質転換し、該形質転換宿主細胞を培養してカチオン性ペプチドとアニオン性ペプチドを含む融合ペプチドを発現させ、そしてｃ）生物学的に活性なカチオン性ペプチドを回収する、ことを含んでなる方法。２．融合ペプチドからアニオン性ペプチド部分を切り離して、生物学的に活性なカチオン性ペプチドを生成させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。３．カチオン性ペプチドが約５〜約５０アミノ酸である、請求項１に記載の方法。４．カチオン性ペプチドが少なくとも４個のアミノ酸残基を含有し、それぞれがｐＨ７．０で実効正電荷を有する側鎖をもつ、請求項３に記載の方法。５．アニオン性キャリヤーペプチドがプレプロペプチドまたは外膜タンパク質ペプチドである、請求項１に記載の方法。６．アニオン性キャリヤーペプチドがグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼおよび外膜プロテインＦより成る群から選ばれる、請求項１に記載の方法。７．発現ベクターがアニオン性キャリヤーペプチドをコードするＤＮＡ配列とカチオン性ペプチドをコードするＤＮＡ配列との間にスペーサーＤＮＡ配列をさらに含有する、請求項１に記載の方法。８．スペーサーＤＮＡ配列がタンパク質分解酵素認識部位をコードするＤＮＡ配列を含む、請求項７に記載の方法。９．タンパク質分解酵素認識部位が因子Ｘａにより認識される、請求項８に記載の方法。 10．スペーサーＤＮＡ配列がメチオニン、トリプトファンおよびグルタミン酸より成る群から選ばれるアミノ酸をコードするＤＮＡ配列を含む、請求項７に記載の方法。 11．発現ベクターが表現型選択マーカーＤＮＡ配列を含有する、請求項１に記載の方法。 12．表現型選択マーカーがβ−ラクタマーゼおよびクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼより成る群から選ばれる、請求項11に記載の方法。 13．発現ベクターがシグナル配列を含有する、請求項１に記載の方法。 14．形質転換がエレクトロポレーションによる、請求項１に記載の方法。 15．宿主細胞が細菌宿主細胞である、請求項１に記載の方法。 16．細菌宿主細胞が大腸菌（Escherichia coli）、黄色ブドウ球菌(Staphylococ cus aureus)および緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）より成る群から選ばれる、請求項15に記載の方法。 17．融合ペプチドの発現が誘導性または構成的プロモーターにより支配される、請求項１に記載の方法。 18．誘導性プロモーターがｌａｃＺ遺伝子のプロモーターである、請求項17に記載の方法。 19．構成的プロモーターがプロテインＡ遺伝子のプロモーターおよびＯｐｒＦ遺伝子のプロモーターより成る群から選ばれる、請求項17に記載の方法。 20．配列番号２４を含む単離されたペプチド。 21．配列番号２４のペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチド。 22．細菌を阻害有効量の請求項20に記載のペプチドと接触させることを含んでなる、細菌の増殖の阻害方法。 23．細菌がグラム陽性である、請求項22に記載の方法。 24．細菌が黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)である、請求項23に記載の方法。 25．細菌がグラム陰性である、請求項22に記載の方法。 26．細菌が大腸菌(E．coli)、緑膿菌(P．aeruginosa)、Ｓ．ティフィムリウム（ S．typhimurium）およびＥ．クロアカエ（E．cloacae）より成る群から選ばれる、請求項25に記載の方法。 27．ペプチドが少なくとも１種の抗生物質と組み合わせて投与される、請求項22 に記載の方法。 28．内毒素血症または敗血症関連疾患の患者に治療上有効な量のカチオン性ペプチドを投与することを含んでなる、内毒素血症または敗血症関連疾患の抑制方法。 29．前記疾患が敗血症性ショックである、請求項28に記載の方法。 30．前記薬剤が配列番号２３のペプチドを含む、請求項28に記載の方法。 31．前記薬剤が配列番号２４のペプチドを含む、請求項28に記載の方法。