JPH11505424A - Bmp−15組成物 - Google Patents

Bmp−15組成物

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JPH11505424A JP8534899A JP53489996A JPH11505424A JP H11505424 A JPH11505424 A JP H11505424A JP 8534899 A JP8534899 A JP 8534899A JP 53489996 A JP53489996 A JP 53489996A JP H11505424 A JPH11505424 A JP H11505424A
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セレステ,アンソニー・ジェイ
デューブ,ジェニファー・エル
ライオンズ,カレン・エム
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Abstract

(57)【要約】 精製BMP−15関連蛋白およびそれらの製造方法を開示する。BMP−15関連蛋白をコードしているDNA分子も開示する。該蛋白を、骨および軟骨および/または他の結合組織の欠損の治療ならびに傷の治療ならびに関連組織の修復に用いてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 BMP−15組成物 本発明は、BMP−15およびBMP−15関連蛋白と命名された新規ファミ リーの精製蛋白、それらをコードしているDNA、ならびにそれらの製造方法に 関する。これらの蛋白を用いて骨および/または軟骨または結合組織の形成を誘 導してもよく、さらに傷の治療および組織の修復に用いてもよい。また、これら の蛋白を他の蛋白骨形態形成蛋白活性を増大させるために用いてもよい。 発明の背景 骨および他の組織抽出物中に存在する骨、軟骨および他の結合組織の誘導活性 に関与する分子の検索は、骨形態形成蛋白(BMP)と呼ばれる新規セットの分 子の発見につながった。BMP−1からBMP−14と命名されたいくつかの蛋 白の構造はすでに詳細に調べられている。これらの蛋白のユニークな誘導活性は 、それらが骨に存在することとあいまって、それらは骨修復プロセスにおいて重 要なレギュレーターであり、骨組織の正常な維持に関与しているかもしれないと いうことを示唆する。これらのプロセスにおいて役割を果たすさらなる蛋白が存 在するかどうかを確認することが必要である。本発明は、かかる蛋白の同定に関 するものであり、本発明者らはこれをBMP−15と命名した。 発明の概要 本明細書の用語「BMP−15関連蛋白」は、配列番号:4において特定され るアミノ酸配列を有するヒト・BMP−15蛋白、ならびに他の種において見い だされるこの蛋白の相同体;および構造的および/または機能的にBMP−15 に密接に関連している他の蛋白をいう。「BMP−15関連蛋白」の例は、配列 番号:2のアミノ酸配列を有するネズミ・PC−3蛋白、ならびに他の種、特に ヒトにおける相同体を包含する。ネズミ・PC−3 ネズミ・PC−3 DNA配列(配列番号:1)およびアミノ酸配列(配列番 号:2)を配列表に示す。BMP−15関連蛋白は、軟骨、骨、または他の結合 組織、またはそれらの組み合わせの形成を誘導する能力がある。さらにPC−3 蛋白は、後に説明するラット・骨形成アッセイにおいて軟骨および/または骨お よび/または他の結合組織の形成活性を示す能力により特徴づけられる。 配列番号:1に示すヌクレオチド634からヌクレオチド1008までを含む 成熟PC−3ポリペプチドをコードしているDNA配列を含むDNA配列で形質 転換された細胞を培養し、次いで、配列番号:2に示すアミノ酸1からアミノ酸 125までを含むアミノ酸配列により特徴づけられ、同時生成される他の蛋白性 物質を実質的に含まない蛋白を培地から回収し精製することにより、ネズミ・P C−3を製造してもよい。哺乳動物細胞における製造のためには、DNA配列は 、成熟PC−3ポリペプチドをコードしているヌクレオチド配列に読み枠を合わ せて結合している適当な5'側のプロペプチドをコードしているDNA配列をさ らに含む。ポリペプチドは無処理のPC−3プロペプチドであってもよく、ある いはTGF−βスーパーファミリーの別の蛋白由来のプロペプチドであってもよ い。 他の種、特にヒト種はネズミ・PC−3に対して相同的なDNA配列を有する と期待される。それゆえ、本発明は、ヒト・PC−3をコードしているDNA配 列、それらの方法により得られるDNA配列、およびそれらのDNA配列により コードされるヒト・蛋白の取得方法を包含する。この方法は、ヒト・遺伝子また はコーディグ配列またはそのフラグメントを求めて標準的方法を用いてライブラ リーをスクリーニングするためのプローブを設計するための、ネズミ・PC−3 ヌクレオチド配列またはその一部分の使用を伴う。よって、本発明は、他の種、 詳細にはヒト由来のDNA配列を包含し、それらはネズミ・PC−3に対して相 同的であり、ネズミ・PC−3配列を用いて得ることができる。完全な成熟ヒト ・BMP−15蛋白をコードしているDNA配列(配列番号:3)および対応ア ミノ酸配列(配列番号:4)を本明細書に示す。本明細書記載のごとく、これら の 配列は、ネズミ・PC−3配列の一部分をプローブとして用いて単離された。配 列番号:3のヒト・BMP−15配列を用いて、標準的方法により完全なヒト・ BMP−15遺伝子またはコーディグ配列を得るためのプローブを設計してもよ い。ネズミ・PC−3およびヒト・BMP−15配列、またはそれらの一部をプ ローブとして用いて他の関連DNA配列を得てもよい。BMP−15 DNA配 列のごとき関連DNA配列で形質転換された細胞を培養し、BMP−15のごと き蛋白を培地から回収し精製することにより、ヒト・BMP−15のごとき本発 明BMP−15関連蛋白を製造してもよい。精製された発現蛋白は、同時生成さ れる他の蛋白性物質ならびに他の混入物質を実質的に含まない。回収された精製 蛋白は、軟骨および/または骨および/または結合組織形成活性を示すと考えら れる。後に説明するラット・骨形成アッセイにおいて軟骨および/または骨およ び/または他の結合組織の形成活性を示す能力により、本発明蛋白をさらに特徴 づけてもよい。 本発明の他の態様は、医薬上許容される賦形剤または担体中のネズミもしくは ヒト・PC−3またはBMP−15蛋白のごときBMP−15関連蛋白の治療上 有効量を含有する医薬組成物を提供する。これらの本発明組成物を骨の形成に使 用してもよい。さらに、軟骨、または腱、靭帯、半月のごとき他の結合組織、な らびに上記のものの組み合わせ、例えば、骨に対する腱の結合部分の再生のため にこれらの組成物を用いてもよい。ヒト・BMP−15の組成物ごとき本発明組 成物を傷の治療および組織の修復に用いてもよい。本発明組成物はさらに、少な くとも1種の他の治療上有用な剤、例えば、米国特許第5,108,922、5, 013,649、5,116,738、5,106,748、5,187,076なら びに5,141,905号に開示のBMP−1、BMP−2、BMP−3、BMP −4、BMP−5、BMP−6およびBMP−7;PCT出願公開WO93/1 8098に開示のBMP−8;およびPCT出願公開WO93/00432に開 示のBMP−9;PCT出願公開WO94/26893に開示のBMP−10; PCT出願公開WO94/26892に開示のBMP−11、または1994年 12月22日出願の同時係属出願第08/362670号に開示 のBMP−12またはBMP−13を含んでいてもよい。有用でありうる他の組 成物は、Vgr−2およびGDF(PCT出願公開WO94/003140;W O94/15949;WO95/01801;WO95/01802;WO94 /21681;WO94/15966および他のものに記載されているものを含 む)を含んでいてもよい。WO94/01557に開示のBIP;およびPCT 出願公開WO93/16099に開示のMP52も本発明において有用でありう る。上記の全出願の開示を、参照により本明細書に記載されているものとみなす 。 本発明組成物は、BMP−15関連蛋白のほかに、上皮成長因子(EGF)、 線維芽細胞成長因子(FGF)、形質転換成長因子(TGF−αおよびTGF− β)、アクチビン、インヒビン、およびインスリン様成長因子(IGF)を包含 する他の治療上有用な剤を含んでなっていてもよい。また、組成物は、適当なマ トリックス、例えば、組成物を保持し、骨および/または軟骨の成長のための表 面を提供するようなマトリックスを含有していてもよい。マトリックスは、骨誘 導性蛋白のゆっくりとした放出および/またはその存在のための適切な環境を提 供しうるものであってもよい。 本発明BMP−15関連蛋白組成物を、多くの骨および/または軟骨の欠損、 歯周病ならびに種々の形態の組織および傷の治療に使用してもよい。治療されう る組織および傷は、上皮、神経、筋肉(心筋を包含)、および他の組織および傷 を包含する。本発明によれば、これらの方法は、かかる骨および/または軟骨形 成、傷の治癒あるいは組織の修復を必要とする患者に有効量のBMP−15関連 蛋白を投与することを含む。BMP−15関連蛋白組成物を用いて、骨関節炎、 骨粗鬆症のごとき症状、および骨、軟骨または他の結合組織および他の組織の他 の異常を治療または予防してもよい。またこれらの方法は、上記の少なくとも1 種の他のBMP蛋白と組み合わせて本発明蛋白を投与することを伴う。さらに、 これらの方法は、EGF、FGF、TGF−α、TGF−β、アクチビン、イン ヒビンおよびIGFを包含する他の成長因子とともにBMP−15関連蛋白を投 与することも含む。 本発明のさらなる態様は、BMP−15関連蛋白の発現をコードするDNA配 列である。かかる配列は、配列番号:3に示された3'から5'方向へのヌクレオ チド配列、遺伝コードの縮重を除いては配列番号:3のDNA配列と同じDNA 配列であって配列番号:4の蛋白をコードしているDNA配列を包含する。さら に、厳密な条件下で配列番号:3のDNA配列とハイブリダイズし、軟骨および /または骨の形成を誘導する能力を有する蛋白をコードしているDNA配列も本 発明に包含される。好ましいDNA配列は、厳密な条件下[T.Maniatis et al, Molecular Cloning(A Laboratory Manual),Cold Spring Harbor Laboratory 198 2,387〜389参照]でハイブリダイズするDNA配列である。かかるDNA配列が 、配列番号:4に示す成熟ヒト・BMP−15アミノ酸配列に対して少なくとも 約80%相同的、より好ましくは少なくとも約90%相同的なポリペプチドをコ ードしていることが一般的に好ましい。結局、配列番号:3の配列の対立遺伝子 変種または他の変種も、ヌクレオチド変化がペプチド配列の変化をもたらすか否 かにかかわらず、その配列がBMP−15活性を有する場合には本発明に包含さ れる。 本発明のさらなる態様は、作動するように発現調節配列に連結された上記DN A配列からなるベクターを包含する。作動するように発現調節配列に連結された BMP−15関連蛋白をコードしているDNA配列で形質転換された細胞系を適 当な培地で培養し、そこからBMP−15関連蛋白を回収し精製する本発明新規 BMP−15関連蛋白の製造方法において、これらのベクターを使用することが できる。この方法には、多くの知られた真核細胞および原核細胞双方を該ポリペ プチド発現のための宿主として使用することができる。ベクターを遺伝子治療に 適用してもよい。かかる使用において、インビトロでベクターを患者の細胞中に トランスフェクションし、次いで、細胞を患者に再導入することができる。別法 として、標的トランスフェクションにより、インビボでベクターを患者に導入し てもよい。 抗体製造の分野において知られている方法を用い、本発明精製蛋白を用いてヒ ト・BMP−15および/または他のBMP−15関連蛋白に対する抗体(モノ クローナルまたはポリクローナル)を得てもよい。抗体はBMP−15および/ または他のBMP−15関連蛋白の精製、あるいはBMP−15関連蛋白の効果 の抑制または防止に有用でありうる。本発明蛋白または組成物は、胚性細胞また は幹細胞のごとき細胞集団を処理して細胞の増殖および/または分化を促進する ことにも有用でありうる。処理された細胞集団は遺伝子治療への適用に有用であ りうる。配列の説明 配列番号:1は、成熟ネズミ・PC−3全体をコードしているヌクレオチド配 列である。 配列番号:2は、成熟ネズミ・PC−3ポリペプチドを含むアミノ酸配列であ る。 配列番号:3は、成熟ヒト・BMP−15全体をコードしているヌクレオチド 配列である。 配列番号:4は、成熟ヒト・BMP−15ポリペプチドを含むアミノ酸配列で ある。 配列番号:5は、蛋白のBMP/TGF−β/Vg−1ファミリーのメンバー のコンセンサス配列である。1番目のXaaはGln、AsnまたはAspのい ずれかであり、2番目のXaaはAsp、GluまたはAsnであり;3番目の XaaはValまたはIleのいずれかである。 配列番号:6は、配列番号:5のコンセンサス配列に指向されるプライマー1 である。 配列番号:7は、蛋白のBMP/TGF−β/Vg−1ファミリーのメンバー のコンセンサス配列である。XaaはValまたはLeuのいずれかである。 配列番号:8は、配列番号:7のコンセンサス配列に指向されるプライマー2 である。 配列番号:9は、配列番号:6および配列番号:8のプライマーを用いて単離 されたネズミ・PC−3のフラグメントのヌクレオチド配列である。 配列番号:10は、配列番号:9のヌクレオチド配列によりコードされる推定 アミノ酸配列である。 配列番号:11は、ネズミ・PC−3 DNA配列に指向されるオリゴヌクレ オチドプライマー3のヌクレオチド配列であり、全長のm(ネズミ)PC−3遺 伝子の単離に使用される。 配列番号:12は、ネズミ・PC−3 DNA配列に指向されるオリゴヌクレ オチドプライマー4のヌクレオチド配列であり、全長のmPC−3遺伝子の単離 に使用される。 配列番号:13は、ネズミ・PC−3 DNA配列に指向されるオリゴヌクレ オチドプライマー5のヌクレオチド配列であり、全長のヒト・BMP−15遺伝 子の単離に使用される。 配列番号:14は、ネズミ・PC−3 DNA配列に指向されるオリゴヌクレ オチドプライマー6のヌクレオチド配列であり、全長のヒト・BMP−15遺伝 子の単離に使用される。発明の詳細な説明 BMP−15 ネズミ・PC−3ヌクレオチド配列(配列番号:1)およびコードされるアミ ノ酸配列(配列番号:2)を本明細書の配列表に示す。成熟ネズミ・PC−3蛋 白のコーディング配列はヌクレオチド634から開始しヌクレオチド1008ま で続く。配列番号:1のヌクレオチド634から1008までのDNAコーディ ング配列、またはヌクレオチド490から1008までを含むDNA配列で形質 転換された宿主細胞を培養し、次いで、配列番号:2のアミノ酸−48から12 5まで、または1から125までのアミノ酸配列またはこれらと実質的に相同な 配列を有する蛋白を培地から回収し精製することにより、本発明精製ネズミ・P C−3蛋白を製造する。 ネズミ・PC−3 DNA配列の全体もしくはフラグメント、またはヒト・B MP−15配列の部分配列をプローブとして用いて、本発明ヒト・BMP− 15配列を得る。かくして、ヒト・BMP−15 DNA配列は、配列番号:3 のヌクレオチド1002から1376までのDNA配列を含む。ヒト・BMP− 15 DNA配列のこの配列は、配列番号:1に示すネズミ・PC−3 DNA配 列のヌクレオチド634から1008までによく対応する。ヒト・BMP−15 蛋白は、配列番号:4のアミノ酸1から125までの配列を含む。 BMP−15蛋白は、CHO細胞のごとき哺乳動物細胞により発現された場合 、種々のN末端を有するBMP−15蛋白の不均一な集団として存在すると考え られる。活性種は、配列番号:4のアミノ酸24のシステイン残基から開始する アミノ酸配列からなるか、あるいはN末端方向のさらなるアミノ酸配列からなる であろうと考えられる。かくして、活性BMP−15蛋白をコードしているDN A配列は、配列番号:3のヌクレオチド576、813、1002もしくは10 71から1373もしくは1376までを含むであろう。したがって、ヒト・B MP−15の活性種は、配列番号:4のアミノ酸−142、−63、1もしくは 24から124もしくは125までを含むと考えられる。 宿主細胞による蛋白の分泌に適するプロペプチドをコードしているコーディグ 配列であって成熟PC−3またはBMP−15蛋白に対するコーディング配列の 正しい読み枠に連結しているコーディング配列でもって宿主細胞を形質転換して もよい。例えば、米国特許第5,168,050号には、BMP−2以外の哺乳動 物蛋白の前駆体部分をコードしているDNAが成熟BMP−2部分をコードして いるDNAに融合されていることが開示されており、参照によりその開示を本明 細書に記載されているものとみなす。さらに、BMP−2プロペプチドが成熟B MP−12蛋白をコードしているDNAに融合している同時係属特許出願の第0 8/362670号(1994年12月22日)の開示も参照(これら両文献の 開示を参照により本明細書に記載されているものとみなす)。かくして、本発明 は、BMP−15以外の蛋白のTGF−βスーパーファミリーのメンバー由来の プロペプチドをコードしているDNA配列であって、PC−3のごときBMP− 15関連蛋白またはBMP−15蛋白をコードしているDNA配列の正しい読み 取り枠に連結しているDNA配列を含むキメラDNA分子を包含する。「キメ ラ」なる用語は、プロペプチドがBMP−15関連蛋白とは異なるポリペプチド 由来であることを意味するために用いられる。 イー・コリで発現させることによりヒト・BMP−15の1の活性種のN末端 は実験的に次のように決定されると考えられる:[M]QADGISAE。よっ て、このBMP−15種のN末端は配列番号:3のアミノ酸1におけるものであ り、該BMP−15種をコードしているDNA配列は配列番号:3のヌクレオチ ド1002から1376までを含むであろう。ヒト・BMP−15モノマーの見 かけの分子量はNovex 16%トリシンゲルによるSDS−PAGEにより実験的 に10〜17kdと決定される。ヒト・BMP−15蛋白は、無色透明の0.1 %トリフルオロ酢酸溶液として存在すると考えられる。 また、CHO細胞のごとき哺乳動物細胞により発現されるPC−3のごとき他 のBMP−15関連蛋白は、種々のN末端を有するBMP−15蛋白の活性種の 不均一集団として存在する。例えば、PC−3の活性種は、配列番号:2のアミ ノ酸24におけるシステイン残基から開始するアミノ酸配列を含むか、あるいは N末端方向のさらなるアミノ酸配列を含むであろう。よって、活性PC−3蛋白 をコードしているDNA配列は、配列番号:1のヌクレオチド427、490、 634、640、664もしくは703から1005もしくは1008を含むヌ クレオチド配列を含むと考えられる。したがって、活性PC−3蛋白は、アミノ 酸−69、−48、1、3、11もしくは24から124もしくは125までを 含むアミノ酸配列を含む。 本発明BMP−15関連蛋白は、モノマー形態で約10〜17kdの分子量を 有するポリペプチドを包含し、該ポリペプチドは配列番号:10のアミノ酸配列 を含み、実施例において説明するローゼン−改変サムパス−レディ異所性インプ ラントアッセイ(Rosen-Modified Sampath-Reddi ectopic implant assay)にお いて、軟骨および/または骨および/または他の結合組織の形成を誘導する能力 を有する。 培地から回収されたBMP−15関連蛋白を、同時産生される他の蛋白性物質 および存在する他の汚染物質から単離することにより精製する。例えば、下記ラ ッ ト・骨形成分析における軟骨および/または骨および/または結合組織の形成を 誘導する能力により、BMP−15関連蛋白を特徴づけてもよい。 さらに本発明により提供されるBMP−15関連蛋白は、配列番号:1または 配列番号:3と類似の配列によりコードされているが天然に修飾(例えば、ポリ ペプチドにおけるアミノ酸変化を引き起こしうるヌクレオチド配列中の対立遺伝 子変種)がなされているかまたは人工的に誘導体化されている因子を包含する。 例えば、合成ポリペプチドが、配列番号:2または配列番号:4のアミノ酸残基 の連続した配列のすべてまたは一部分を複製したものであってもよい。これらの 配列は、1次、2次または3次構造およびコンホーメーションの特徴を配列番号 :2または配列番号:4の骨成長因子ポリペプチドと共有することにより、それ らに共通した骨成長因子の生物学的特性を有することができる。かくして、天然 のBMP−15および他のBMP−15関連ポリペプチドの代替物として治療プ セスにそれらを使用することができる。 本明細書記載のBMP−15関連蛋白の配列に対する他の特別な変異は、グリ コシレーション部位の修飾を包含する。これらの修飾は、O−結合型またはN− 結合型グリコシレーション部位を包含する。例えば、グリコシレーションの不存 在または部分的にのみ行われたグリコシレーションは、アスパラギン結合型グリ コシレーション認識部位におけるアミノ酸の置換もしくは欠失から生じる。アス パラギン結合型グリコシレーション認識部位は、細胞の適当なグリコシレーショ ン酵素により特異的に認識されるトリペプチド配列からなる。これらのトリペプ チド配列は、アスパラギン−X−スレオニンまたはアスパラギン−X−セリンの いずれかである(通常、Xはいかなるアミノ酸であってもよい)。グリコシレー ション認識部位における第1または第3のアミノ酸の位置の一方または両方にお ける種々のアミノ酸置換もしくは欠失(および/または第2の位置におけるアミ ノ酸の欠失)は、修飾されたトリペプチド配列におけるグリコシレーションを生 じさせない。さらに、細菌細胞におけるBMP−15関連蛋白の発現は、グリコ シレーション認識部位を変化させずにグリコシレーションされていない蛋白を生 じる。 さらに本発明は、他の蛋白性物質をコードしているDNA配列と結合していな い、BMP−15関連蛋白の発現をコードしている新規DNA配列を包含する。 これらのDNA配列は、配列番号:1および配列番号:3に示された5'から3' 方向への配列、および厳密な条件下、例えば、65℃における0.1XSSC、 0.1%SDS[Maniatis,et al.,Molecular Cloning(A Laboratory Manual),C old Spring Harbor Laboratory(1982)pages 387〜389]においてそれらの配列に ハイブリダイズし、軟骨および/または骨および/または他の結合組織を誘導す る活性を有する蛋白をコードしている配列を包含する。さらにこれらのDNA配 列は、配列番号:1または配列番号:3のDNA配列からなる配列、および厳密 な条件下においてそれらにハイブリダイズし、軟骨および/または骨および/ま たは他の結合組織を誘導する活性を有する蛋白をコードしている配列を包含する 。 同様に、配列番号:1または配列番号:3の配列によりコードされるBMP− 15関連蛋白あるいは配列番号:2または配列番号:4のアミノ酸配列からなる BMP−15関連蛋白をコードするDNA配列であるが、遺伝暗号の縮重または 対立遺伝子変異(種の集団において天然に存在する塩基の変化であってアミノ酸 の変化を生じることも生じないこともある)によりコドン配列が異なるDNA配 列も、本明細書記載の新規因子をコードする。活性、半減期もしくはコードされ ているポリペプチドの産生を増大するための、点突然変異または誘発された修飾 (挿入、欠失および置換)により引き起こされる配列番号:1または配列番号: 3のDNA配列における変化も、本発明に包含される。 本発明の別の態様は、BMP−15関連蛋白の新規製造方法を提供する。本発 明方法は、既知調節配列の調節下に置かれた本発明BMP−15関連蛋白をコー ドしているDNA配列で形質転換された適当な細胞系を培養することを包含する 。形質転換された宿主細胞を培養し、BMP−15関連蛋白を培地から回収し精 製する。精製蛋白は、同時産生される他の蛋白ならびに他の混入物質を実質的に 含まない。 適当な細胞または細胞系は、チャイニーズハムスター・卵巣細胞(CHO)の ごとき哺乳動物細胞であってもよい。適当な哺乳動物宿主細胞の選択および形質 転換、培養、増幅、スクリーニング、生成物の生産ならびに精製方法は当該分野 において知られている。例えば、Gething and Sambrook,Nature,293:620〜625(1 981)、あるいは、Kaufman et al.,Mol.Cell.Biol.,5(7):1750〜1759(1985)もし くはHowleyらの米国特許第4,419,446号参照。付記した実施例に記載した 別の適当な哺乳動物細胞系は、サル・COS−1細胞系である。哺乳動物細胞C V−1も適当でありうる。 細菌細胞も適当な宿主である。例えば、種々のイー・コリ(E.coli)株(例え ば、HB101、MC1061)は、バイオテクノロジーの分野において宿主細 胞としてよく知られている。ビー・ズブチリス(B.subtilis)、シュードモナス (Pseudomonas)、他の枯草菌類等の種々の株も、この方法に使用することがで きる。細菌細胞における蛋白の発現のために、一般的には、BMP−15関連の プロペプチドをコードしているDNAは必要ない。 当業者に知られた多くの酵母細胞も、本発明ポリペプチドの発現用宿主細胞と して利用できる。さらに、所望ならば、昆虫細胞を本発明方法における宿主細胞 として使用することもできる。例えば、Miller et al.,Genetic Engineering,8: 277〜298(Plenim Press 1986)およびその中で引用されている文献参照。 本発明の別の態様は、これらの新規BMP−15関連ポリペプチドの発現方法 に用いるベクターを提供する。好ましくは、ベクターは、本発明の新規因子コー ドしている上記の新規DNA配列の全体を含むものである。さらに、ベクターは 、BMP−15関連蛋白配列の発現を可能にする適当な発現調節配列を含む。ま た、上記修飾配列を含むベクターも、本発明の具体例である。さらに、配列番号 :1、配列番号:3の配列またはBMP−15関連蛋白をコードしている他の配 列を加工して、BMP−15関連蛋白をコードしているプロペプチド配列を欠失 させ、それらを他のBMP蛋白もしくはTGF−βスーパーファミリーの他のメ ンバーの完全なプロペプチドをコードしている配列に置換することにより成熟B MP−15関連蛋白を発現するようにすることもできよう。かくして、本発明は 、BMP−15関連ポリペプチドをコードしているDNA配列の正しい読み枠に 連結されたTGF−βスーパーファミリーのメンバー由来のプロペプチドをコー ド しているキメラDNA分子を包含する。 ベクターを細胞系の形質転換方法に使用することができ、ベクターは選択され た宿主細胞において本発明DNA配列の複製および発現を指令しうる、作動する ように本発明配列に連結されている選択された調節配列を有している。かかるベ クターのための調節配列は当業者に知られており、宿主細胞に応じて選択するこ とができる。かかる選択は通常行われることであり、本発明の一部分を形成する ことはない。 骨が正常に形成されない環境における軟骨および/または骨の形成を誘導する 本発明蛋白は、ヒトおよび他の哺乳動物における骨折および軟骨の損傷の治癒に 適用される。BMP−15関連蛋白を用いるかかる標品は、閉鎖性ならびに解放 性の骨折の減少および人工関節の定着の改善にも予防的に使用することができる 。骨形成性薬剤により誘導されるデノボ骨形成は、先天性の脳顔面頭蓋の欠損、 外傷または腫瘍学的切除術により誘発される脳顔面頭蓋の欠損に対して貢献し、 さらに美容整形手術にも有用である。BMP−15関連蛋白を歯周病の治療、お よびその他の歯の治療工程に使用してもよい。かかる薬剤は、骨形成細胞を引き 寄せるための環境を提供し、骨形成細胞の増殖を刺激し、あるいは骨形成細胞の 前駆細胞の分化を誘導することができる。本発明BMP−15関連ポリペプチド は骨粗鬆症に治療においても有用でありうる。種々の骨原性、軟骨融合性および 骨誘導性因子が記載されている。その議論については、例えば、欧州特許出願第 148,155号および第169,016号参照。 本発明蛋白を傷の治癒および関連組織の修復にも使用することができる。傷の タイプは、熱傷、切り傷、潰瘍を包含するが、これらに限定しない(傷の治癒お よび関連組織の治療の議論については、例えば、PCT公開WO84/0110 6参照)。さらに本発明蛋白は神経の生存率を高めるうるとも考えられ、それゆ え、移植および神経生存率の低下を示す症状の治療において有用でありうると考 えられる。さらに本発明蛋白は、表皮および筋肉のごとき他のタイプの組織に関 連した症状の治療にも有用でありうる。 本発明のさらなる態様は、骨折の治療ならびに軟骨の修復および/または骨の 欠損もしくは歯周病に関連した他の症状の治療のための方法および組成物である 。さらに本発明は、傷の治癒および組織修復のための方法および組成物からなる 。かかる組成物は、医薬上許容される賦形剤、担体もしくはマトリックスと混合 された治療上有効量の少なくとも1種の本発明BMP−15関連蛋白からなる。 さらに本発明組成物は神経生存率を高めうると考えられ、それゆえ、移植および 神経生存率の低下を示す症状の治療において有用でありうると考えられる。本発 明組成物は、さらに少なくとも1種の他の治療上有用な薬剤(例えば、TGF− βスーパーファミリーの蛋白)を含有していてもよく、その有用な薬剤には、B MP蛋白(例えば、米国特許第5,108,922、5,013,649、5,11 6,738、5,106,748、5,187,076ならびに5,141,905号 に開示のBMP−1、BMP−2、BMP−3、BMP−4、BMP−5、BM P−6およびBMP−7;PCT出願公開WO93/18098に開示のBMP −8;およびPCT出願公開WO93/00432に開示のBMP−9;PCT 出願公開WO94/26893に開示のBMP−10;PCT出願公開WO94 /26892に開示のBMP−11、または1994年12月22日出願の同時 係属出願第08/362670号に開示のBMP−12またはBMP−13)が 包含される。有用でありうる他の組成物は、Vgr−2およびGDFs(PCT 出願公開WO94/003140;WO94/15949;WO95/0180 1;WO95/01802;WO94/21681;WO94/15966およ び他のものに記載されているものを含む)を含んでいてもよい。WO94/01 557に開示のBIP;およびPCT出願公開WO93/16099に開示のM P52)も本発明において有用でありうる。上記出願の開示を参照により本明細 書に記載されているものとみなす。 BMP−15およびBMP−15関連蛋白は、その性質上、ホモダイマーまた はヘテロダイマーとして存在しうると考えられる。安定性の向上したBMP−1 5およびBMP−15関連蛋白のダイマーの形成を促進するためには、一般的に は、配列番号:1または配列番号:3のDNA配列を加工して1個またはそれ以 上のさらなるシステイン残基を有するようにし、ダイマー形成の可能性を高め ることができる。得られるDNA配列は、BMP−15またはBMP−15関連 蛋白の「システイン付加変種」を生じうるであろう。好ましい具体例において、 配列番号:3のDNA配列を加工して、ヌクレオチド1266から1268まで に出現するコドンを、TGTまたはTGCのごときシステイン残基をコードする ヌクレオチドトリプレットに変化させる。同様に、ヌクレオチド898から90 0までのヌクレオチドにおけるコドントリプレットがTGTまたはTGCのごと きシステイン残基をコードするトリプレットに置き換わるように配列番号:1の DNA配列を変化させることもできる。別法として、アミノ酸レベルで蛋白の配 列を変化させることにより、例えば、配列番号:2または配列番号:4のアミノ 酸配列をアミノ酸残基89においてSerからCysに変化させることにより、 BMP−15またはBMP−15関連蛋白の「システイン付加変種」を製造する こともできる。蛋白の「システイン付加変種」の製造は、米国特許第51663 22号に記載されており、参照によりその開示を本明細書に記載されているもの とみなす。 本発明蛋白は、他の関連蛋白および成長因子と協同して、あるいはおそらく相 乗的に作用しうると期待される。それゆえ、本発明のさらなる治療方法および組 成物は、上記出願に開示されたBMP蛋白のごときTGF−スーパーファミリー 蛋白の少なくとも1つのメンバーと混合された治療量の少なくとも1種の本発明 BMP−15関連蛋白を含んでなる。かかる混合物は、個々のBMP蛋白分子ま たは異なるBMP部分よりなる異種分子を含みうる。例えば、本発明方法および 組成物が、BMP−15関連蛋白サブユニットおよび上記「BMP」蛋白のうち の1種に由来するサブユニットよりなるジスルフィド結合したダイマーからなっ ていてもよい。かくして、本発明は精製BMP−15関連ポリペプチドを包含し 、該精製BMP−15関連ポリペプチドは、一方のサブユニットが少なくとも配 列番号:2のアミノ酸1から125までのアミノ酸配列または配列番号:4のア ミノ酸1から125までのアミノ酸配列を含み、もう一方のサブユニットがBM P−1、BMP−2、BMP−3、BMP−4、BMP−5、BMP−6、BM P−7、BMP−8、BMP−9、BMP−10。BMP−11またはBMP− 12またはBMP−13からなる群より選択される骨形態形成蛋白に関するアミ ノ酸配列を含むヘテロダイマー(同時係属特許出願第08/362670号(1 994年12月22日出願)に開示)である。さらなる具体例は、BMP−15 関連蛋白、例えばヒト・BMP−15およびネズミ・PC−3のヒト・相同体か らなるヘテロダイマーを含んでいてもよい。さらに、BMP−15関連蛋白を、 骨および/または軟骨の欠損、傷、もしくは問題となっている組織の治療に有益 な他の薬剤と混合してもよい。これらの薬剤は、上皮成長因子(EGF)、線維 芽細胞成長因子(FGF)、血小板由来成長因子(PDGF)、形質転換成長因 子(TGF−αおよびTGF−β)、ならびにk−線維芽細胞成長因子、副甲状 腺ホルモン(PTH)、白血病阻害因子(LIF/HILDA/DIA)、イン スリン様成長因子(IGF−IおよびIGF−II)を包含する。これらの薬剤の 部分も、本発明組成物に使用することができる。 pH、等張性、安定性等に関するかかる生理学的に許容される蛋白組成物の調 製および処方は当該分野の範囲内である。さらに、本発明治療組成物は、BMP 蛋白が種特異性を欠くことから、獣医学にも適用価値がある。特に、人以外には 家畜およびサラブレッドのウマが、本発明BMP−15関連蛋白での治療に関す る望ましい対象である。 本発明治療方法は、組成物を、局所的に、全身的に、または移植もしくはデバ イスのように部分的に投与することを包含する。もちろん、本発明に使用する治 療組成物は、投与する場合にはパイロジェンがなく、生理学的に許容される形態 である。さらに、望ましくは、組成物を、骨、軟骨または組織の損傷部位に送達 するためにカプセル封入するか、あるいは粘度のある形態として注射する。傷の 治癒および組織の修復には局所投与が適当であろう。上記組成物中に所望により 含有されていてもよい、BMP−15関連蛋白以外の治療上有用な薬剤を、本発 明方法において、本発明BMP組成物と同時または逐次的に、BMP組成物に変 えて、あるいはこれに追加して投与してもよい。 好ましくは、骨、軟骨または他の結合組織の形成のためには、組成物は、損傷 を受けて修復を必要とする組織の部位にBMP−15関連蛋白または他のBMP 蛋白を送達し、骨および軟骨の発達のための構造を提供し、最適には体内に吸収 されうるマトリックスを含有する。該マトリックスが、BMP−15関連蛋白お よび/または他の骨誘導蛋白の遅延した放出、ならびに細胞の浸潤のための正し い構造および適切な環境を提供するものであってもよい。かかるマトリックスは 、他の移植される医療用具に使用する材料から作られる。 マトリックス材料の選択は、生体適合性、生分解性、機械的特性、美容上の外 観および界面の特性に基づく。BMP−15関連組成物のそれぞれの適用により 適切な処方が決定されるであろう。組成物に有用なマトリックスは生分解性であ り、化学的に知られている硫酸カルシウム、リン酸三石灰、ヒドロキシアパタイ ト、ポリ乳酸およびポリ無水物であってもよい。他の有用な材料は生分解性であ り、骨、腱または皮膚コラーゲンのごとき生物学的に十分に知られているもので ある。さらなるマトリックスは純粋蛋白または細胞外マトリックス成分からなる 。他の有用なマトリックスは非生分解性で、焼結ヒドロキシアパタイト、バイオ ガラス、アルミン酸、または他のセラミックスのごとき化学的に知られているも のである。マトリックスが、ポリ乳酸およびヒドロキシアパタイト、またはコラ ーゲンおよびリン酸三石灰のごとき、上記タイプの材料のいずれかの混合物から なっていてもよい。例えば、カルシウム−アルミン酸−リン酸のような組成物中 においてバイオセラミックスを変更してもよく、さらにその孔サイズ、粒子形態 および生分解性を変化させてもよい。 BMP−15関連蛋白の作用を変化させる種々の因子、例えば、形成が望まれ る骨の重量、骨損傷部位、損傷した骨の状態、傷のサイズ、損傷を受けた組織の タイプ、患者の年齢、性別ならびに食事、感染があればその程度、投与期間、お よび他の臨床的因子を意志が考慮することにより、投与規則が決定されよう。再 構成に用いるマトリックスのタイプおよび組成物中のBMP蛋白のタイプに応じ て用量を変更してもよい。IGF−I(インスリン様成長因子I)のごとき他の 知られた因子を最終組成物に添加することも、投薬を有効にする可能性がある。 骨の成長および/または修復を定期的に評価することにより、進行をモニター することができる。例えば、X線、組織形態学的測定、およびテトラサイクリン 標識により、進行をモニターすることができる。 以下の実施例は、ネズミ・PC−3蛋白の回収ならびに特徴付け、およびヒト ・BMP−15および他のBMP−15関連蛋白を回収するためのDNAの使用 、さらにヒト・蛋白を得ることならびに組み換え法による該蛋白の発現における 本発明の実施を説明する。 実施例 実施例1 DNAの単離 ネズミ・PC−3蛋白のごときBMP−15およびBMP−15関連蛋白をコ ードしているDNA配列を、当業者に知られた種々の方法により単離することが できる。以下に記載のごとく、他のBMP蛋白、Vg−1関連蛋白およびTGF −βスーパーファミリーの他の蛋白に存在するアミノ酸配列に基づいてオリゴヌ クレオチドプライマーを設計してもよい。BMPファミリーの蛋白およびTGF −βスーパーファミリーの他の蛋白において高度に保存されたアミノ酸配列を含 む領域を同定することができ、個々のBMP/TGF/Vg−1蛋白の対応領域 の類似性に基づいてこれらの高度に保存されたコンセンサスアミノ酸配列を構築 することができる。かかるコンセンサスアミノ酸配列の例を以下に示す。 コンセンサスアミノ酸配列(1): 式中、X/Yはいずれのアミノ酸残基がその位置にあってもよいことを示す。 上記コンセンサスアミノ酸配列(1)に基づいて下記オリゴヌクレオチドを設 計する。 オリゴヌクレオチド1: このオリゴヌクレオチド配列を自動DNAシンセサイザーで合成する。上記オ リゴヌクレオチドプライマーにおける標準的なヌクレオチドシンボルは以下のと おり:A,アデノシン;C,シトシン;G,グアニン;T,チミン;N,アデノシン またはシトシンまたはグアニンまたはチミン;R,アデノシンまたはシトシン; Y,シトシンまたはチミン;H,アデノシンまたはシトシンまたはチミン;V,ア デノシンまたはシトシンまたはグアニン;D,アデノシンまたはグアニンまたは チミン。 オリゴヌクレオチド1の最初の8個のヌクレオチド(下線)は、PC−3蛋白 をコードしている特異的に増幅されたDNA配列の取り扱いを容易にするために 制限エンドヌクレアーゼBamHIの認識部位を含み、下線部は上記コンセンサ スアミノ酸配列(1)から誘導されたものではない。 第2のコンセンサスアミノ酸配列は、下記BMP/TGF−β/Vg−1蛋白 の別の高度に保存された領域に由来する。 上記コンセンサスアミノ酸配列(2)に基づいて以下のオリゴヌクレオチドを 設計する。 オリゴヌクレオチド2: このオリゴヌクレオチド配列を自動DNAシンセサイザーで合成する。上と同 じヌクレオチドのシンボルを用いる。 オリゴヌクレオチド2の最初の8個のヌクレオチド(下線)は、PC−3蛋白 をコードしている特異的に増幅されたDNA配列の取り扱いを容易にするために 制限エンドヌクレアーゼXbaIの認識部位を含み、下線部は上記コンセンサス アミノ酸配列(2)から誘導されたものではない。 本発明PC−3蛋白および他のBMP/TGF−β/Vg−1関連蛋白は上記 コンセンサスアミノ酸配列に類似したアミノ酸配列を含む可能性があり、BMP −15またはPC−3蛋白または他の新規関連蛋白中のそれらの配列の位置はそ れらが由来した蛋白中の関連位置に対応するであろう。他のBMP/TGF−β /Vg−1蛋白の構造から得られるこのような位置についての情報ならびに各コ ンセンサスアミノ酸配列(1)および(2)から得られるオリゴヌクレオチド1 および2を用いて、BMP−15蛋白または他のBMP/TGF−β/Vg−1 関連蛋白の対応アミノ酸をコードしているDNA配列を特異的に増幅することが できる。 BMP/TGF−β/Vg−1蛋白の遺伝子構造についての知識に基づいて、 ヒトまたはネズミのゲノムDNAを鋳型として用いて、BMP−15 BMP/ TGF−β/Vg−1(BMP−15関連蛋白)コーディング配列の同定を行う ための特異的増幅反応を行うことができる。ヒトまたはネズミのゲノムDNA鋳 型のかかる特異的増幅反応を、上記オリゴヌクレオチドプライマー1および2を 用いて開始することができる。上記オリゴヌクレオチド1および2をプライマー として用いて、ネズミ・ゲノムDNA由来の特異的ヌクレオチド配列の特異的増 幅を可能にする。増幅反応を下記のごとく行う。 25ゲージの注射針に繰り返し通すことによりネズミ・ゲノムDNAを剪断し 、100℃で5分間変性させ、次いで、氷上で冷却してから、200μMの各デ オキシヌクレオチド三リン酸(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTP) 、10mMのTris−HCl pH8.3、50mMのKCl、1.5mMのM gCl2、0.001%のゼラチン、1.25ユニットのTaq DNAポリメラ ーゼ、50pMのオリゴヌクレオチド1および50pMのオリゴヌクレオチド2 を含有する反応混合物(全体積50μl)に添加する。この反応混合物を下記の 熱サイクリングに供する:94℃で1分、37℃で1分、72℃で2分を30サ イクル行い、次いで、72℃で7分。 この反応により特異的に増幅されるDNAをエタノール沈殿し、制限エンドヌ クレアーゼBamHIおよびXbaIで消化し、アガロースゲル電気泳動に供す る。BMP−15またはBMP/TGF−β/Vg−1コーディングDNAフラ グメントの予想サイズに対応するゲルの領域を切り出し、その中に含まれる特異 的に増幅されたDNAフラグメントを電気的に溶出し、プラスミドベクターpG EM−3のポリリンカーのXbaIおよびBamHI部位間にサブクローンする 。得られたBMP−15関連サブクローンの1つのDNA配列分析は、その中に ある特異的に増幅されたDNA配列生成物がBMP−15関連蛋白(本発明mP C−3)の一部をコードしていることを示す。 mPC−3のこの特異的に増幅されたDNAフラグメントのDNA配列(配列 番号:9)および推定アミノ酸配列(配列番号:10)を配列表に示す。 配列番号:9のヌクレオチド1〜26は、オリゴヌクレオチド1の一部を含み 、ヌクレオチド100〜119は、特異的増幅反応を行うために用いられるオリ ゴヌクレオチド2および逆相補物の一部を含む。増幅反応開始におけるオリゴヌ クレオチド1および2の機能により、PC−3蛋白をコードしている実際の配列 に正確に対応していない可能性があり、それゆえ、対応推定アミノ酸(配列番号 :10)に翻訳されない。 上に示した特異的に増幅されたPC−3ネズミDNA配列(配列番号:9)に 基づいて以下のオリゴヌクレオチドプローブを設計し、自動DNAシンセサイザ ーで合成する。 配列番号:9に示すネズミPC−3配列のヌクレオチド27〜66および61 〜99に基づいてオリゴヌクレオチドプローブ3および4を設計する。 これらのオリゴヌクレオチドプローブを32Pで放射性標識し、ベクターλFI XII(Stratageneカタログ番号946309)中に構築されたネズミ・ゲノムラ イブラリーをスクリーニングするために使用する。ヒト・ゲノムライブラリーの 500,000個の組み換え体を、プレート1枚あたり10000個の組み換え バクテリオファージプラークの密度で、50枚のプレートに撒く。組み換えバク テリオファージプラークの複製ニトロセルロースレプリカを1組のニトロセルロ ースフィルターを用いて作成し、オリゴヌクレオチドプローブ3にハイブリダイ ゼーションさせ、ニトロセルロースフィルターの複製されたセットをオリゴヌク レオチド4にハイブリダイゼーションさせる。いずれのハイブリダイゼーション も、5XSSC、1%SDS、10%デキストラン硫酸、2Xデンハーツ、10 0μg/mlのニシン・精子DNAからなるハイブリダイゼーションバッファ ー中、60℃で行う。翌日、放射性標識オリゴヌクレオチドを含有するハイブリ ダイゼーション溶液を取り、フィルターを5XSSC、0.1% SDSで60℃ において洗浄する。いずれのオリゴヌクレオチドにもハイブリダイゼーションす る2つの組み換え体を同定し、1つをプラーク精製する。ネズミ・PC−3オリ ゴヌクレオチドプローブ3および4にハイブリダイゼーションするこのプラーク 精製された組み換えバクテリオファージクローンをφ60と命名する。バクテリ オファージのプレートストックを作成し、バクテリオファージDNAをφ60ネ ズミ・ゲノムクローンから単離する。φ60ネズミ・ゲノム組み換え体の完全な インサートを制限エンドヌクレアーゼNotIで切形し、プラスミドベクター( pBluescript)中にサブクローンし、DNA配列分析を行う。このプラスミドサ ブクローンをmPC−3/NotI−18と命名し、American Type Culture Co llection,12301 Parklawn Drive,Rockville,MDすなわち「ATCC」に、受託番 号69777として1995年3月30日に寄託した。この寄託は、特許手続上 の微生物の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約に適合するものである。 クローンφ60由来のプラスミドサブクローンmPC−3/NotI−18の約 18kbのDNAインサートの部分DNA配列(配列番号:1)および推定アミ ノ酸配列(配列番号:2)を配列表に示す。 配列番号:1のヌクレオチド765〜837は、配列番号:9に示す特異的に 増幅されたネズミ・PC−3をコードしているDNAフラグメントのヌクレオチ ド28〜99に対応し、したがって、ネズミ・ゲノムバクテリオファージクロー ンφ60および派生したサブクローンmPC−3/NotI−18は、少なくと も本発明PC−3蛋白の一部分をコードしている。プラスミドmPC−3/No tI−18の18kbのNotIインサートの一部分のヌクレオチド配列は、配 列番号:1のヌクレオチド124〜1008により決定される885塩基対の読 み枠を含んでいる。 この読み枠の5'境界はヌクレオチド位置121〜123のストップコドンに より決定されている。この配列はゲノムクローン由来であるので、コーディング 配列の5'伸長部分と介在配列(イントロン/非コーディング配列)の3'境界と の間の境界を決定することは困難であるが、ヌクレオチド127〜154はスプ ライスアクセプター部位に特徴的な配列を示すと予測され、位置153〜154 において不変ジヌクレオチドAGが見いだされ、ゲノム配列中のイントロンの3 '境界を示す。このことにより、本発明PC−3蛋白の全成熟ペプチドおよびプ ロペプチドの実質的部分をコードする単一エキソンの5'境界が予測される。こ の予想エキソンの852塩基対の読み枠(配列番号:1のヌクレオチド157〜 1008)は、少なくとも284個のアミノ酸の本発明ネズミPC−3蛋白をコ ードしている。コードされている284個のアミノ酸のネズミ・PC−3蛋白は 、全長のネズミ・PC−3ペプチド(配列番号:2のアミノ酸1〜125)なら びに一次翻訳生成物のプロペプチド領域のC末端部分(配列番号:2のアミノ酸 −159〜−1)を含んでいる。 他のBMP蛋白およびTGF−βファミリーの他の蛋白に関する知識に基づけ ば、前駆体ポリペプチドは、認知されている蛋白分解プロセッシング配列Arg −X−X−Argに当てはまる多塩基性配列Arg−Ser−Val−Argに おいて開裂されるであろう。ネズミPC−3前駆体ポリペプチドの開裂は、配列 番号:2の位置1のアミノ酸Glnから始まる125個のアミノ酸の成熟ペプチ ドを生じると考えられる。ネズミ・PC−3の成熟形態へのプロセッシングは、 関連蛋白TGF−βのプロセッシング[Gentry et al.,Molec & Cell.Biol.8:4 162(1988);Derynck et al.Nature,316:701(1985)]と類似の様式でのダイマー化 およびN末端の除去を含むと考えられる。 それゆえ、ネズミ・PC−3の成熟活性種は、各サブユニットが配列番号:1 のアミノ酸1から125までからなり、推定分子量約14000ダルトンである 2個のポリペプチドサブユニットのホモダイマーからなると考えられる。さらな る活性種は、少なくとも配列番号:2のアミノ酸24から125までからなり、 それゆえ、最初の保存されたシステイン残基を含むと考えられる。 TGF−β/BMPファミリーの蛋白の他のメンバーについては、ネズミ・P C−3蛋白のカルボキシ末端部分はアミノ末端部分よりも大きな配列保存性を示 す。システイン豊富C末端ドメイン(アミノ酸24〜125)におけるネズミ・ PC−3蛋白の、ヒト・BMP蛋白およびTGF−βファミリーの他の蛋白の対 応領域に対するアミノ酸同一性パーセンテージは次のとおり:BMP−2,42 %;BMP−3,39%;BMP−4,41%;BMP−5,39%;BMP−6, 40%;BMP−7,38%;BMP−8,35%;BMP−9,38%;BMP −10,40%;BMP−11,33%;Vg1,39%;GDF−1,32%;T GF−β1,26%;TGF−β2,30%;TGF−β3,29%;インヒビン α(B),30%;インヒビンα(A),34%。 ネズミ・PC−3 DNA配列(配列番号:1)、またはその一部分をプロー ブとして用いて、PC−3またはPC−3関連mRNAを合成するヒト・細胞系 または組織を同定することができる。簡単に説明すると、RNAを選択細胞また は組織源から抽出し、ホルムアミドアガロースゲル電気泳動してニトロセルロー スに移すか、あるいはホルムアルデヒドと反応させてニトロセルロースに直接ス ポットする。次いで、ニトロセルロースを、ネズミ・PC−3のコーディング配 列由来のプローブとハイブリダイゼーションさせる。 別法として、ネズミ・PC−3配列を用いてオリゴヌクレオチドプライマーを 設計する。該プライマーは、特異的増幅反応を行うために使用される該プライマ ー間の領域に存在する配列をコードしているPC−3またはPC−3関連部分を 特異的に増幅するであろう。これらのネズミ・PC−3由来のプライマーは、m RNA、cDNAまたはゲノムDNA鋳型から対応ヒト・PC−3またはPC− 3関連部分のコーディング配列を特異的に増幅することを可能にするであろうと 考えられる。上記方法のいずれかにより、可能性のある源が同定されたならば、 オリゴ(dT)セルロースクロマトグラフィーによりmRNAを選択し、cDN Aを合成し、確立されている方法(Tooleらの上記文献)によりλgt10また は当業者に知られた他のλバクテリオファージベクター(例えば、λZAP)に 組み込む。λバクテリオファージベクター中に組み込まれている、すでに確立さ れているヒト・cDNAまたはゲノムライブラリーに対して、上記オリゴヌクレ オチドプライマーによる増幅反応を行うこともできる。かかる場合、増幅された ヒト・PC−3またはPC−3関連蛋白をコードしているDNAのフ ラグメントをプローブとして用いて、ヒト・PC−3またはPC−3関連蛋白の 一部分をコードしている特異的増幅DNA生成物を生じるライブラリーを直接ス クリーニングすることができる。 ネズミ・PC−3ゲノムクローンφ60のDNA配列に基づいて設計されたオ リゴヌクレオチドプライマーは、すでに確立されている市販ヒト・cDNAライ ブラリー(すなわち、Stratagene,La Jolla,CAまたはClontech Laboratories,In c.,Palo Alto,CA)由来のヒト・PC−3またはPC−3関連蛋白をコードして いるDNA配列の特異的増幅を可能にすると予想される。配列番号:1に示すD NA配列のヌクレオチド728から747までに基づいて下記オリゴヌクレオチ ドプライマーを設計し、自動DNAシンセサイザーで合成する。 オリゴヌクレオチド5: 配列番号:1に示すDNA配列のヌクレオチド1007〜988に基づいて下 記オリゴヌクレオチドプライマーを設計し、自動DNAシンセサイザーで合成す る。 オリゴヌクレオチド6: 上記オリゴヌクレオチドプライマーにおける標準的なヌクレオチドシンボルは 以下のとおり:A,アデノシン;C,シトシン;G,グアニン;T,チミン。 上記プライマー5および6をプライマーとして用いて、すでに確立されている cDNAライブラリーからの特異的PC−3またはPC−3関連コーディングヌ クレオチド配列の増幅を可能にする。 上で詳述したようなヒト・cDNAインサートを含む約1x108pfu(プ ラーク形成ユニット)のλバクテリオファージライブラリーを、95℃で5分間 変性させ、次いで、200μMの各デオキシヌクレオチド三リン酸(dATP、 dGTP、dCTPおよびdTTP)、10mMのTris−HCl pH8.3 、50mMのKCl、1.5mMのMgCl2、0.001%のゼラチン、1.25 ユニットのTaq DNAポリメラーゼ、100pMのオリゴヌクレオチド4お よ び100pMのオリゴヌクレオチド5を含有する反応混合物に添加する。次いで 、反応混合物を下記の熱サイクリングに供する:94℃で1分、50℃で1分、 72℃で1分を39サイクル行い、次いで、72℃で10分。 この反応により特異的に増幅されるDNAはPC−3またはPC−3関連蛋白 をコードする約280塩基対の生成物を生じると予想される。得られる280b pのDNA生成物を、2%アガロースゲルによる反応生成物の電気泳動により可 視化する。 可能なcDNA源がこの方法により確認されたならば、PC−3特異的または PC−3関連配列が由来する対応cDNAライブラリーを増幅し、280bpの インサートまたは他のPC−3特異的プローブを用いて直接スクリーニングして 全長の本発明PC−3またはPC−3関連蛋白をコードしているcDNAクロー ンを単離することができる。 当業者に知られたさらなる方法を用いて、ヒト・PC−3関連蛋白をコードし ている他の全長のcDNA、またはヒト以外、特に哺乳動物種由来の本発明PC −3関連蛋白をコードしている全長のcDNAクローンを単離してもよい。 別法として、上記オリゴヌクレオチド5および6(配列番号:13および配列 番号:14)をプライマーとして用いて、ネズミ・PC−3をコードしているプ ラスミドmPC−3/NotI−18からネズミ・PC−3特異的ヌクレオチド 配列を特異的に増幅することができる。増幅反応を下記のように行う。約25n gのmPC−3/NotI−18プラスミドDNAを、200μMの各デオキシ ヌクレオチド三リン酸(dATP、dGTP、dCTPおよびdTTP)、10 mMのTris−HCl pH8.3、50mMのKCl、1.5mMのMgCl2 、0.001%のゼラチン、1.25ユニットのTaq DNAポリメラーゼ、1 00pMのオリゴヌクレオチド4および100pMのオリゴヌクレオチド5を含 有する反応混合物に添加する。次いで、反応混合物を下記の熱サイクリングに供 する:94℃で1分、53℃で1分、72℃で1分を30サイクル。 この反応により特異的に増幅されるDNAは、約280塩基対のPC−3また はPC−3関連蛋白をコードする生成物を生じると予想される。得られる280 bpのDNA生成物を、2%アガロースゲルによる反応生成物の電気泳動により 可視化する。280塩基対のネズミ・PC−3 DNAフラグメントを含むゲル の領域を切り出し、その中に含まれる特異的に増幅されたDNAフラグメントを 抽出する(電気溶出または当業者に知られた他の方法により)。ゲルから抽出さ れた280塩基対のDNA増幅生成物を32Pで放射性標識し、ベクターλDAS H II(Stratageneカタログ番号945203)中に構築されたヒト・ゲノムラ イブラリーをスクリーニングするために用いた。ヒト・BMP−15 ヒト・ゲノムライブラリーの百万個の組み換え体を、プレート1枚あたり20 000個の組み換えバクテリオファージプラークの密度で、50枚のプレートに 撒く。組み換えバクテリオファージプラークの複製ニトロセルロースレプリカを 1組のニトロセルロースフィルターを用いて作成し、厳密さを減じた条件下、標 準的ハイブリダイゼーションバッファー(SHB=5XSSC、1% SDS、 10%デキストラン硫酸、2Xデンハーツ、100μg/mlのサケ・精子DNA )中で、特異的に増幅された280bpのプローブにハイブリダイゼーションさ せる。翌日、放射性標識オリゴヌクレオチドを含有するハイブリダイゼーション 溶液を取り、フィルターを5XSSC、0.1% SDSで60℃において洗浄す る。多数のハイブリダイゼーション陽性組み換え体が確認され、プラーク精製す る。280塩基対のmPC−3プローブにハイブリダイゼーションする1つの組 み換え体をλJLDc19と命名する。この組み換えバクテリオファージクロー ンをプラーク精製し、バクテリオファージのプレートストックを作成し、バクテ リオファージDNAをλJLDc19ヒト・ゲノムクローンから単離する。バク テリオファージλJLDc19をAmerican Type Culture Collection,12301 Par klawn Drive,Rockville,MDすなわち「ATCC」に、受託番号97106として 1995年3月30日に寄託した。この寄託は、特許手続上の微生物の寄託の国 際的承認に関するブダペスト条約に適合するものである。 この組み換え体λJLDc19のハイブリダイゼーション領域は3kbの EcoRIフラグメントに局在している。このフラグメントをプラスミドベクタ ー(pGEM−3)中にサブクローン化し、DNA配列分析を行う。このプラス ミドクローンをpGEMJLDc19/3.0と命名し、American Type Culture Collection,12301 Parklawn Drive,Rockville,MDすなわち「ATCC」に、受 託番号69779として1995年3月30日に寄託した。この寄託は、特許手 続上の微生物の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約に適合するものである 。 クローンλJLDc19由来のプラスミドサブクローンpGEMJLDc19 /3.0の3.0kbのDNAインサートの一部分の部分DNA配列(配列番号: 3)および推定アミノ酸配列(配列番号:4)を配列表に示す。 プラスミドpGEMJLDc19/3.0の3.0kbのEcoRIインサート の一部分のDNA配列を配列番号:3に示し、それは配列番号:4のヌクレオチ ド489〜1376により決定される888塩基対の読み枠を含む。 この読み枠の5'境界はヌクレオチド位置486〜488のストップコドンに より決定されている。この配列はゲノムクローン由来であるので、コーディング 配列の5'伸長部分と介在配列(イントロン/非コーディング配列)の3'境界と の間の境界を決定することは困難であるが、ヌクレオチド498〜528はスプ ライスアクセプター部位に特徴的な配列を示すと予測され、位置527〜528 において不変ジヌクレオチドAGが見いだされ、ゲノム配列中のイントロンの3 '境界を示す。このことにより、本発明ヒト・PC−3蛋白(BMP−15と命 名される)の成熟ペプチド全体およびプロペプチドの実質的部分をコードする単 一エキソンの5'境界が予測される。この予想エキソンの846塩基対の読み枠 (配列番号:3のヌクレオチド531〜1376)は、少なくとも282個のア ミノ酸の本発明ヒト・BMP−15蛋白をコードしている。コードされている2 82個のアミノ酸のヒト・BMP−15蛋白は、全長のヒト・BMP−15ペプ チド(配列番号:4のアミノ酸1〜125)ならびに一次翻訳生成物のプロペプ チド領域のC末端部分(配列番号:4のアミノ酸−157〜−1)を含んでいる 。 他のBMP蛋白およびTGF−βファミリーの他の蛋白に関する知識に基づけ ば、前駆体ポリペプチドは、認知されている蛋白分解プロセッシング配列Arg −X−X−Argに当てはまる多塩基性配列Arg−Arg−Thr−Argに おいて開裂されるであろう。ヒト・BMP−15前駆体ポリペプチドの開裂は、 配列番号:4の位置1のアミノ酸Glnから始まる125個のアミノ酸の成熟ペ プチドを生じると考えられる。ヒト・BMP−15の成熟形態へのプロセッシン グは、関連蛋白TGF−βのプロセッシング[Gentry et al.,Molec & Cell.Bio l.8:4162(1988);Derynck et al.Nature,316:701(1985)]と類似の様式でのダイ マー化およびN末端の除去を含むと考えられる。 それゆえ、ヒト・BMP−15の成熟活性種は、各サブユニットが配列番号: 4のアミノ酸1から125までからなり、推定分子量約14000ダルトンであ る2個のポリペプチドサブユニットのホモダイマーからなると考えられる。さら なる活性種は、少なくとも配列番号:4のアミノ酸24から125までからなり 、それゆえ、最初の保存されたシステイン残基を含むと考えられる。TGF−β /BMPファミリーの蛋白の他のメンバーについては、ヒト・BMP−15蛋白 のカルボキシ末端部分はアミノ末端部分よりも大きな配列保存性を示す。システ イン豊富C末端ドメイン(アミノ酸24〜125)におけるヒト・BMP−15 蛋白の、ヒト・BMP蛋白およびTGF−βファミリーの他の蛋白の対応領域に 対するアミノ酸同一性パーセンテージは次のとおり:BMP−2,43%;BM P−3,35%;BMP−4,42%;BMP−5,41%;BMP−6,41%; BMP−7,39%;BMP−8,34%;BMP−9,40%;BMP−10,4 3%;BMP−11,32%;Vg1,39%;GDF−1,35%;TGF−β 1,28%;TGF−β2,30%;TGF−β3,31%;インヒビンα(B), 31%;インヒビンα(A),33%。 実施例2W−20バイオアッセイ A.W−20細胞の説明 インジケーター細胞系としてのW−20骨髄基質細胞の使用は、BMP蛋白で の処理後のこれらの細胞の骨芽細胞への変換に基づく[Thies et al.,Journal o f Bone and Minaral Research,5:305(1990);およびThies et al.,Endocrinolog y,130:1318(1992)]。詳細には、W−20細胞は、マサチューセッツ州ボストン のチルドレンズ・ホスピタル(Children's Hospital)のD.Nathan博士の研究室 の研究者により成体マウスから取られたクローン化された骨髄基質細胞系である 。ある種のBMP蛋白でのW−20細胞の処理は、(1)アルカリ性ホスファタ ーゼ産生増加、(2)PTHにより刺激されるcAMPの誘導、および(3)細胞 によるオステオカルシン(osteocalcin)合成の誘導を引き起こす。(1)およ び(2)は骨芽細胞の表現形に関連した特徴を示すが、オステオカルシン合成能 は成熟骨芽細胞によってのみ示される特性である。さらにそのうえ、現在まで、 我々は、BMPで処理した場合のみ起こるW−20基質細胞の骨芽細胞様への変 換を観察してきた。この様式において、BMP処理されたW−20細胞により示 されるインビトロ活性は、BMPについて知られているインビボでの骨形成活性 と相関がある。 新規骨誘導分子のBMP活性を比較することにおいて有用な2種のインビトロ での分析を以下に説明する。 B.W−20アルカリ性ホスファターゼ分析のプロトコール W−20細胞を、96ウェルの組織培養プレートにウェルあたり200μlの 培地(10%熱不活性化ウシ胎児血清、2mMグルタミンおよび100ユニット /mlペニシリン+100μg/mlストレプトマイシンを含有するDME)中 10000個の割合で撒く。95%空気、5%CO2のインキュベーター中37 ℃において細胞を一晩付着させる。 マルチチャンネルピペッターで各ウェルから200μlの培地を除去し、10 %熱不活性化ウシ胎児血清、2mMグルタミンおよび1%ペニシリン−シトレプ トマイシンを含有するDME中の同体積の試験試料で置換した。試験物質を3系 で分析する。 試験試料および標準をW−20インジケーター細胞とともに24時間インキュ ベーションする。24時間後、37℃のインキュベーターからプレートを取り出 し、試験培地細胞をから除去する。 W−20細胞層をウェルあたり200μlのカルシウム/マグネシウム不含リ ン酸緩衝化セイラインで3回洗浄し、これらの洗液を捨てる。 ガラス製装置で蒸留された50μlの水を各ウェルに添加し、次いで、分析プ レートを急速に冷凍するためにドライアイス/エタノール浴に置く。凍結したら 、分析プレートをドライアイス/エタノール浴から取り出し、37℃で融解させ る。この工程を2回以上繰り返して全部で3回の凍結融解工程を行う。工程終了 後、膜結合アルカリ性ホスファターゼを測定に供する。 50μlの分析混合物(50mMグリシン、0.05%トリトンX−100、 4mM MgCl2、5mM リン酸p−ニトロフェノール、pH=10.3)を各 分析ウェルに添加し、次いで、分析プレートを、1分間に60回振盪しながら3 7℃で30分インキュベーションする。 30分間のインキュベーションの終わりに、100μlの0.2N NaOH を各ウェルに添加し、分析プレートを氷上に置くことにより反応を停止する。 各ウェルの分光学的吸光度を405ナノメーターの波長において読む。次いで 、これらの値を既知標準と比較して各試料のアルカリ性ホスファターゼ活性の評 価を行う。例えば、既知量のリン酸p−ニトロフェノールを用いると、吸光度値 が得られる。これを表Iに示す。 既知量のBMPに関する吸光度値を決定し、表IIに示すような単位時間あたり 開裂されたリン酸p−ニトロフェノールのμモル数に変換することができる。 次いで、これらの値を用いて既知量のBMP−15の活性をBMP−2活性と 比較する。 C.オステオカルシンRIAプロトコール W−20細胞を、24ウェルのマルチウェル組織培養ディッシュの各ウェルに 、2mlのDME(10%熱不活性化ウシ胎児血清、2mMグルタミンを含有) 中106個となるように撒く。95%空気、5%CO2中37℃において細胞を一 晩付着させる。 翌日、培地を、2mlの全体積中10%ウシ胎児血清、2mMグルタミンおよ び試験物質を含有するDMEに交換する。各試験物質を3系のウェルに入れる。 試験物質をW−20細胞とともに合計96時間(48時間目に同じ培地で培地交 換)インキュベーションする。 96時間のインキュベーションの終わりに、各ウェルから50μlの試験培地 を取り、マウス・オステオカルシンについてのラジオイムノ分析を用いてオステ オカルシン産生について分析を行う。分析の詳細は、マサチューセッツ州020 72、スタウトン、ペイジ・ストリート378のバイオメディカル・テクノロジ ーズ・インコーポレイテッド(Biomedical Techologies Inc.)により製造され たキットに説明がある。分析のための試薬は、製品番号BT−431(マウス・ オステオカルシン標準)、BT−432(ヤギ・抗−マウス・オステオカルシン )、BT−431R(ヨウ素化されたマウス・オステオカルシン)、BT−415 (正常ヤギ・血清)およびBT−414(ロバ・抗−ヤギIgG)として見いだ される。BMP処理に応答したW−20細胞により合成されたオステオカルシン についてのRIAを、製造者により提供されるプロトコールに記載されたように して行う。 試験試料に関して得られた値をマウス・オステオカルシンの既知標準に関する 値と比較し、既知量のBMP−2での処理に応答してW−20細胞により産生さ れたオステオカルシン量と比較する。BMP−2により誘導されたW−20によ るオステオカルシン合成量を表IIIに示す。 実施例3ローゼン−改変サムパス−レディアッセイ Sampath and Reddi,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,80:6591-6595(1983)に記載され たラット・骨形成アッセイの改変バージョンを用いて骨および/または軟骨およ び/または他の結合組織におけるBMP蛋白の活性を評価する。サムパス−レデ ィ法のエタノール沈殿工程を、アッセイすべきフラクションを水に対して透析( 組成物が溶液の場合)または限界濾過(組成物が懸濁液の場合)することに置き 換える。次いで、溶液または懸濁液を0.1%TFAに対して平衡化させる。得 られた溶液を20mgのラット・マトリックスに添加する。蛋白処理していない 疑似ラット・マトリックス試料は対照として役立つ。この材料を凍結し、凍結乾 燥して得られた粉末を5番のゼラチンカプセルに封入する。21〜49日齢のロ ング・エバンズ・ラット(Long Evans rat)の腹胸部の皮下にカプセルを移植す る。 インプラントを7〜14日後に取る。各インプラントの半分をアルカリ性ホスフ ァターゼアッセイ[Proc.Natl.Acad.Sci.,69:1601(1972)]に用いる。 各インプラントのもう半分を固定し、組織学的分析用に処理する。1ミクロン のグリコメタクリレート切片をフォン・コッサおよび酸フクシンで染色して各イ ンプラントにおいて誘導された骨および軟骨の形成の評点をつける。+1ないし +5は、新たな骨および/または軟骨細胞ならびにマトリックスにより占められ たインプラントの各組織学的切片の面積を表す。+5の評点は、インプラントの 50%よりも多くの部分が、インプラントにおける蛋白の直接の結果として生成 された新たな骨および/または軟骨であることを示す。評点+4、+3、+2お よび+1は、それぞれ、インプラントの40%、30%、20%および10%よ りも多くの部分が新たな軟骨および/または骨を含んでいることを示す。 別法として、同じ方向に集密になった線維芽細胞の高密度の束の存在により容 易に認識される胚性の腱に似た組織の出現についてインプラントを検査する[腱 /靭帯様組織は、例えば、Ham and Cormack,Histology(JB Lippincott Co.),19 79,pp.367-369に記載されており、その開示を参照により本明細書に記載されて いるものとみなす]。BMP−15関連蛋白含有インプラントにおいて腱/靭帯 様組織を観察する、さらなるアッセイにおいてこれらの知見は再現されうる。 本発明BMP−15関連蛋白をこの活性に関して評価してもよい。 実施例4BMP−15の発現 ネズミ、ヒトまたは他の哺乳動物のBMP−15関連蛋白を製造するために、 該蛋白をコードしているDNAを適当な発現ベクター中に移し、慣用的な遺伝子 工学的方法により哺乳動物細胞または他の好ましい真核細胞宿主もしくは原核細 胞宿主中に導入する。生物学的に活性のある組み換え型ヒト・BMP−15の好 ましい発現系は、安定に形質転換された哺乳動物細胞であると考えられる。 当業者は、配列番号:1または配列番号:3の配列、もしくはBMP−15関 連蛋白をコードしている他のDNA配列、あるいは他の修飾された配列およびp CD[Okayama et al.,Mol.Cell Biol.,2:161〜170(1982)]、pJL3、pJL 4[Gough et al.,EMBO J.,4:645〜653(1985)]ならびにpMT2 CXMのご とき知られたベクターを用いることにより、哺乳動物発現ベクターを構築するこ とができる。 哺乳動物発現ベクターpMT2 CXMは、p91023(b)(Wong et al. ,Science,228:810〜815,1985)の誘導体であるが、テトラサイクリン耐性遺伝子 の代わりにアンピシリン耐性遺伝子を有し、さらにcDNAクローン挿入のため のXhoI部位を有することにおいてp91023(b)とは異なる。pMT2 CXMの機能的エレメントは記載されており(Kaufman,R.J.et al.,1985,Proc. Natl.Acad.Sci.USA,82:689〜693)、アデノウイルス・VA遺伝子、72bpの エンハンサーを含むSV40・複製開始点、5'スプライス部位ならびにアデノ ウイルス・後期mRNA上に存在するアデノウイルス・三分節リーダー配列の大 部分を含むアデノウイルス・大後期プロモーター、3'スプライス受容部位、D HFA挿入断片、SV40・初期ポリアデニル化部位(SV40)、およびイー ・コリ中での増殖に必要なpBR322配列を含んでいる。 pMT2−VWFのEcoRI消化によりプラスミドpMT2 CXMを得る 。pMT2−VWFは、受託番号ATCC67122の下で、American Type Cu lture Collection(ATCC),Rockville,MD(USA)に寄託されている。EcoRI消化 により、pMT2−VWF中に存在するcDNA挿入断片を切り出し、連結して イー・コリHB101またはDH−5をアンピシリン耐性へと形質転換するのに 用いる直鎖状のpMT2を得る。プラスミドpMT2 DNAを慣用的方法によ り調製することができる。次いで、ループアウト/イン変異誘発(loopout/in m utagenesis)[Morinaga et al.,Bio-technology,84:636(1984)]を用いてpM T2 CXMを構築する。これにより、pMT2のSV40・複製開始点ならび にエンハンサー配列近傍のHindIII部位に対応する塩基1075〜1145 が除去される。さらに、そのヌクレオチド1145の位置に以下の配列: を挿入する。この配列は制限エンドヌクレアーゼXhoIの認識部位を有する。 pMT23と命名されたpMT2 CXMの誘導体は、制限エンドヌクレアーゼ PstI、EcoRI、SalIおよびXhoIの認識部位を有する。プラスミ ドpMT2 CXMおよびpMT23 DNAを慣用的方法により調製すること ができる。 pMT21由来のpEMC2β1も本発明の実施に適する。pMT21は、p MT2−VWF由来のpMT2に由来する。上記のごとく、EcoRI消化によ り、pMT−VWF中に存在するcDNA挿入断片を切り出し、連結してイー・ コリHB101またはDH−5をアンピシリン耐性へと形質転換するのに用いる 直鎖状のpMT2を得る。プラスミドpMT2 DNAを慣用的方法により調製 することができる。 pMT21は、以下の2つの修飾を経てpMT2から誘導される。最初に、c DNAクローニングのためのG/Cテイリングから伸長した19個のG残基を含 む、DHFRcDNAの76bpの5'非翻訳領域を欠失させる。この工程にお いて、XhoI部位を挿入してDHFRのすぐ上流に以下の配列: を得る。 次いで、EcoRVおよびXbaIでの消化、DNAポリメラーゼIのクレノ ウフラグメントでの処理、そしてClaIリンカー(CATCGATG)への連 結により、単一のClaI部位を導入する。これにより、250bpの断片がア デノウイルス関連RNA(VAI)領域から欠失されるが、VAI RNA遺伝 子の発現または機能は阻害されない。pMT21をEcoRIおよびXhoIで 消化し、ベクターpEMC2B1を得るために用いる。 EcoRIおよびPstIでの消化により、EMCVリーダーの一部が pMT2−ECAT1[S.K.Jung et al.,J.Virol,63:1651〜1660(1989)]から 得られ、これは2752bpのフラグメントである。このフラグメントをTaq Iで消化し、508bpのEcoRI−TaqIフラグメントを得、これを低融 点アガロースゲル上の電気泳動により精製する。以下の配列を有する5'Taq I突出末端および3'XhoI突出末端: を用いて68bpのアダプターおよびその相補鎖を合成する。 この配列は、ヌクレオチド763ないし827由来のEMCウイルスリーダー 配列に合致する。さらにこの配列は、EMCウイルスリーダー内の位置10にお けるATGがATTに変化しており、XhoI部位が後に続いている。pMT2 1のEcoRI−XhoIフラグメント、EMCウイルスのEcoRI−Taq Iフラグメント、および68bpのオリゴヌクレオチドアダプターの3つを連結 してベクターpEMC2β1を得る。 このベクターは、SV40・複製開始点ならびにエンハンサー、アデノウイル ス・大後期プロモーター、アデノウイルス・三分節リーダー配列の大部分のcD NAコピー、小型のハイブリッド介在配列、SV40・ポリアデニル化シグナル ならびにアデノウイルス・VA I遺伝子、DHFRならびにβ−ラクタマーゼ マーカーおよびEMC配列を含み、哺乳動物細胞における高レベルの所望cDN Aの発現の指令に適当に関連している。 ベクターの構築はBMP−15関連DNA配列の修飾を包含する。例えば、コ ーディング領域の5'および3'末端上の非コーディングヌクレオチドを除去する ことにより、BMP−15のcDNAを修飾してもよい。欠失された非コーディ ングヌクレオチドを、発現に有益であることが知られている他の配列で置換して もよく、置換しなくてもよい。これらのベクターを、BMP−15関連蛋白の発 現にとり適当な宿主細胞中に形質転換する。別法として、BMP−15をコード しているプロペプチド配列を欠失させ、他のBMP蛋白の完全なプロペプチドを コードしている配列に置き換えることにより成熟BMP−15関連蛋白を発現す るように、配列番号:1または配列番号:3の配列またはBMP−15関連蛋白 をコードしている他の配列を加工してもよい。 当業者は、コーディング配列に隣接している哺乳動物の調節配列を除去するか または細菌の配列に置き換えて、細菌細胞による細胞内または細胞外発現用の細 菌ベクターを作成することにより、配列番号:1または配列番号:3の配列を処 理することができる。例えば、コーディング配列をさらに処理することができる (例えば、他の既知リンカーに連結する、あるいはその非コーディング配列を欠 失させるかまたは他の既知方法によりそのヌクレオチドを変化させる)。次いで 、T.Taniguchi et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,77:5230〜5233(1980)に記載さ れたような方法を用いて修飾されたBMP−15関連コーディング配列を既知細 菌ベクター中に挿入することができよう。次いで、この典型的な細菌ベクターを 細菌宿主細胞中に形質転換し、それによりBMP−15関連蛋白を発現させる。 細菌細胞においてBMP−15関連蛋白を細胞外発現させるための方法について は、欧州特許公開EPA177,343参照。 昆虫細胞における発現のために、昆虫ベクターの構築を行うための操作を行う ことができる[例えば、公開された欧州特許出願第155,476号記載の方法 参照]。酵母細胞による本発明因子の細胞内または細胞外発現のための酵母の調 節配列を用いて、酵母ベクターを構築することもできる[例えば、公開されたP CT出願WO86/00639および欧州特許出願公開EPA123,289号 記載の方法参照]。 高レベルの本発明BMP−15関連蛋白を哺乳動物細胞において製造する方法 は、異種BMP−15関連遺伝子の多数のコピーを有する細胞の構築を包含する 。異種遺伝子を増幅可能なマーカー、例えば、ジヒドロ葉酸レダクターゼ(DH FR)遺伝子に連結し、Kaufman and Sharp,J.Mol.Biol.,159:601〜629(1982)の 方法により、メトトレキセート(MXT)濃度を上昇させていって増加した遺伝 子コピーを有する細胞を該マーカー関して選択できる。このアプローチ を種々の異なる細胞タイプに使用することができる。 例えば、リン酸カルシウム共沈ならびにトランスフェクション、エレクトロポ ーレーションまたはプロトプラスト融合をはじめとする種々の方法により、BM P−15関連蛋白の発現を可能にする他のプラスミドの配列と機能的に連結され た本発明BMP−15関連蛋白に対するDNA配列を含むプラスミドと、DHF R発現プラスミドpAdA26SV(A)3[Kaufman and Sharp,Mol.Cell.Bio l.,2:1304(1982)]とを、DHFR欠損細胞DUKX−BII中に同時に導入する ことができる。 DHFRを発現する形質転換体を、透析されたウシ胎児血清を含むアルファ培地 における増殖に関して選択し、次いで、Kaufman et al.,Mol.Cell.Biol.,5:1750 (1983)記載のごとく、MTX濃度を増加させていった場合の増殖による増幅につ いて選択を行う。形質転換体を増殖させ、生物学的に活性のあるBMP−15の 発現を、上記実施例3記載のローゼンにより改変されたサムパス−レディのラッ ト・骨形成分析によりモニターする。BMP−15蛋白の発現はMTX耐性レベ ルの増加に伴って増加するはずである。[35S]メチオニンまたはシステインで のパルスラベリングおよびポリアクリルアミドゲル電気泳動のごとき当該分野で 知られた標準的方法を用いて、BMP−15ポリペプチドを特徴づける。同様の 方法により他の関連BMP−15関連蛋白を製造することができる。 実施例5発現されたBMP−15の生物学的活性 上記実施例4において得られた発現されたBMP−15関連蛋白の生物学的活 性を測定するために、蛋白を細胞培養物から回収し、同時に産生された他の蛋白 性物質ならびに他の混入物質からBMP−15関連蛋白を単離することにより精 製する。実施例3記載のラット・骨形成分析により、精製蛋白を分析してもよい 。 当業者に知られた標準的方法を用いて精製を行う。 銀染色[Oakley et al.,Anal.Biochem.,105:361(1980)]で染色されるSDS −PAGEアクリルアミド[Laemmli,Nature,227:680(1970)]およびイムノブロ ッ ト[Towbin et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,76:4350(1979)]のごとき標準的方 法を用いて蛋白の分析を行う。 実施例6 ノーザン分析を用いて、BMP−15およびBMP−15関連蛋白を、種々の 細胞系に対する影響について試験することができる。適当な細胞系は、E13マ ウス・肢芽由来の細胞系を包含する。BMP−15またはBMP−15関連蛋白 での処理から10日後、組織分化の状態について表現型を組織学的に調べる。さ らに、BMP−15またはBMP−15関連蛋白で処理した細胞由来のmRNA のノーザン分析を、表IVに記載する骨、軟骨および/または腱/靭帯に関する 下記マーカーの1つまたはそれ以上を包含する種々のマーカーについて行うこと もできる。 以上の記載は、本発明の目下好ましい具体例を詳述するものである。その実施 において、当業者がこれらの記載を考慮して多くの改変ならびに変法を行うこと が想定される。それらの改変ならびに変法は、添付した請求の範囲に包含される と確信する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12P 21/02 C12N 5/00 B // C07K 19/00 A61K 37/12 ABJ (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AU,CA,FI,JP,KR, NO (72)発明者 デューブ,ジェニファー・エル アメリカ合衆国02174マサチューセッツ州 アーリントン、チャーチル・アベニュー 15番 (72)発明者 ライオンズ,カレン・エム アメリカ合衆国91423カリフォルニア州 シャーマン・オークス、スターン・アベニ ュー4919番 (72)発明者 ホーガン,ブリジッド アメリカ合衆国37207テネシー州 ブレン トウッド、ロバート・イー・リー・レイン 103番

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)配列番号:1のヌクレオチド490もしくは634から1011ま でのヌクレオチド; (b)配列番号:3のヌクレオチド813もしくは1002から1376まで ;および (c)厳密な条件下で(a)または(b)にハイブリダイゼーションし、軟骨 および/または骨および/または他の結合組織の形成能を示す蛋白をコードして いる配列 からなる群より選択されるDNA配列を含む、BMP−15関連蛋白をコードし ている単離DNA配列。 2.(a)配列番号:2のアミノ酸−48もしくは1から125までをコード しているヌクレオチド; (b)配列番号:4のアミノ酸−63もしくは1から125までをコードして いるヌクレオチド;および (c)厳密な条件下で(a)または(b)にハイブリダイゼーションし、軟骨 および/または骨および/または他の結合組織の形成能を示す蛋白をコードして いる配列 からなる群より選択されるDNA配列を含む、BMP−15蛋白をコードしてい る単離DNA配列。 3.発現制御配列に作動するように結合している請求項1のDNA分子を含む ベクター。 4.発現制御配列に作動するように結合している請求項2のDNA分子を含む ベクター。 5.請求項3のベクターで形質転換された宿主細胞。 6.請求項4のベクターで形質転換された宿主細胞。 7.軟骨および/または骨および/または他の結合組織の形成誘導能により特 徴づけられる蛋白をコードしている配列を有し、 (a)配列番号:1のヌクレオチド634から1008まで;および (b)配列番号:3のヌクレオチド1002から1376まで;および (c)(a)または(b)の天然に存在する対立遺伝子配列および等価な縮重 コドン配列 からなる群より選択されるDNA配列を含む単離DNA分子。 8.発現制御配列に作動するように結合している請求項7のDNA分子を含む ベクター。 9.請求項8のベクターで形質転換された宿主細胞。 10.BMP−15蛋白をコードしており、配列番号:3のヌクレオチド10 02から1376を含むDNA分子。 11.読み枠を合わせてDNAコーディング配列に連結している5'側の適当 なプロペプチドをコードしているヌクレオチド配列をさらに含む、請求項10記 載の単離DNA分子。 12.発現制御配列に作動するように結合している請求項11のDNA分子を 含むベクター。 13.請求項12のベクターで形質転換された宿主細胞。 14.下記工程: (a)BMP−15関連蛋白をコードしているヌクレオチド配列を含む請求項 1記載のDNA配列で形質転換された宿主細胞を培養すること;次いで (b)培地から該BMP−15関連蛋白を回収し精製すること を特徴とする、精製BMP−15関連蛋白の製造方法。 15.下記工程: (a)BMP−15関連蛋白をコードしているヌクレオチド配列を含む請求項 2記載のDNA配列で形質転換された宿主細胞を培養すること;次いで (b)培地から該BMP−15関連蛋白を回収し精製すること を特徴とする、精製BMP−15関連蛋白の製造方法。 16.下記工程: (a)BMP−15関連蛋白をコードしているヌクレオチド配列を含む請求項 7記載のDNA配列で形質転換された宿主細胞を培養すること;次いで (b)培地から該BMP−15関連蛋白を回収し精製すること を特徴とする、精製BMP−15関連蛋白の製造方法。 17.配列番号:1のDNA配列によりコードされるアミノ酸および配列番号 :3のDNA配列によりコードされるアミノ酸からなる群より選択されるアミノ 酸配列を含む精製BMP−15関連ポリペプチド。 18.ポリペプチドがダイマーであり、各サブユニットが配列番号:2のアミ ノ酸1から125までのアミノ酸配列および配列番号:4のアミノ酸1から12 5までのアミノ酸配列から選択されるアミノ酸配列を含むものである請求項17 の精製BMP−15ポリペプチド。 19.ポリペプチドがダイマーであり、1のサブユニットが配列番号:2のア ミノ酸1から125までおよび配列番号:4のアミノ酸1から125までからな る群より選択されるアミノ酸配列を含み、もう1つのサブユニットがBMP−1 、BMP−2、BMP−3、BMP−4、BMP−5、BMP−6、BMP−7 、BMP−8、BMP−9、BMP−10、BMP−11、BMP−12および BMP−13からなる群より選択される骨形態形成蛋白に関するアミノ酸配列を 含むものである請求項17の精製BMP−15ポリペプチド。 20.下記工程: (a)配列番号:3に示すヌクレオチド1014から1388までのヌクレオ チド配列を含むDNAで形質転換された細胞を培養すること;次いで (b)配列番号:4に示すアミノ酸1からアミノ酸125までのアミノ酸配列 を含む蛋白を培地から回収し精製すること により製造される精製BMP−15蛋白。 21.治療量の請求項17記載の少なくとも1種のBMP−15関連蛋白を含 んでなる組成物。 22.該組成物を支持し、骨および/または軟骨および/または他の結合組織 の成長のための表面を提供するマトリックスをさらに含んでなる請求項21の組 成物。 23.該マトリックスがヒドロキシアパタイト、コラーゲン、ポリ乳酸および リン酸三石灰からなる群より選択される材料を含むものである請求項22の組成 物。 24.骨および/または軟骨および/または他の結合組織の形成の誘導が必要 な患者に有効量の請求項21の組成物を投与することを特徴とする、骨および/ または軟骨および/または他の結合組織の形成の誘導方法。 25.BMP−15関連ポリペプチドをコードしているDNA配列に正しい読 み枠で結合しているTGF−βスーパーファミリーのメンバー由来のプロペプチ ドをコードしているDNA配列を含むキメラDNA分子。 26.配列番号:4のアミノ酸1から125までのアミノ酸配列を含む精製B MP−15蛋白。 27.配列番号:2のアミノ酸1から125までのアミノ酸配列を含む精製B MP−15関連蛋白。 28.モノマー形態で約10〜17kdの分子量を有し、配列番号:10のア ミノ酸配列を含み、ローゼン−改変サムパス−レディアッセイにおいて軟骨およ び/または骨および/または他の結合組織の形成を誘導する能力を有する精製B MP−15関連蛋白。 29.請求項17記載の精製BMP−15関連蛋白に対する抗体。
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