【発明の詳細な説明】
治療的処置のための核酸およびリガンドを含有する組成物技術分野
本発明は、一般に、疾患の処置、ならびにより詳細には、治療的様式で細胞の
機能、遺伝子発現または生存性を変化させるための、レセプター結合インターナ
ライズ化リガンドNABDおよび細胞死滅因子コード物質を含有する複合体の調製お
よび使用に関する。発明の背景
新形成性疾患および過剰増殖性障害の処置の主要な目標は、正常細胞には触れ
ないままにして、異常増殖細胞を除去することである。種々の方法が処置を提供
するために開発下にあるが、いずれも必要な程度の特異性を提供しない。
処置の1つの方法は毒素を提供することである。免疫毒素および細胞毒素は、
毒素分子と、標的細胞上のレセプターに結合する抗体または因子のいずれかとの
タンパク質結合体である。3つの主要な問題が免疫毒素の有用性を制限し得る。
第1に、抗体は、1より多い細胞表面分子と反応し得、それにより、複数の細胞
型(おそらく正常細胞を含む)への送達をもたらす。第2に、たとえ抗体が特異
的であっても、抗体反応性分子は正常細胞上に存在し得る。第3に、毒素分子は
、送達およびインターナリゼーションの前に、細胞に対して毒性であり得る。細
胞毒素は特異性および毒性の同様な不利益を受ける。免疫毒素および細胞毒素の
治療的使用における別の制限は、毒性投与量に対する治療的投与量の比較的低い
比率である。さらに、十分な濃度の毒素を、その薬剤がその所望の活性を発揮し
得る細胞質および細胞内画分へ指向させることは困難であり得る。
これらの制限を仮定して、細胞傷害性治療は、毒素をコードするDNAを細胞中
に送達するためにウイルスベクターを用いて試みられてきた。現在使用されてい
るレトロウイルスのような真核生物ウイルスが使用される場合、それらは宿主DN
Aと組換えて、感染性ウイルスを生じ得る。さらに、レトロウイルスベクターは
、
しばしば補体系によって不活化されるので、インビボにおける使用は制限される
。レトロウイルスベクターはまた、送達において特異性を欠き;ほとんどのウイ
ルスベクターに対するレセプターは、全てではないにしても、大きな割合の細胞
上に存在する。従って、このようなウイルスベクターでの感染は、異常細胞と同
様に正常細胞を感染させる。この一般的感染機構のために、ウイルスベクターが
細胞傷害性分子を直接的にコードすることは望ましくない。
核酸の送達は、インターナリゼーションの前の減少した毒性のような細胞傷害
性タンパク質の送達に対する利点を提供するが、現在のシステムでは利用可能で
ない、送達の高い特異性に対する必要が存在する。
遺伝子治療に関連する問題の観点から、より効果的であり、そしてこのような
不利益を伴わない改良された処置に対する強い必要が存在する。本発明は、他の
関連する利点を提供しながら、増加した特異性を有し、そして標的細胞により多
量の核酸を送達する結合体の使用を開発する。発明の要旨
本発明は、一般に、治療的組成物を提供する。1つの局面において、この組成
物は式:レセプター結合インターナライズ化リガンド−核酸結合ドメイン−細胞
死滅因子コード物質、を有する。レセプター結合インターナライズ化リガンドは
細胞表面レセプターと反応性のポリペプチドであり、核酸結合ドメインは核酸に
結合し、細胞死滅因子コード物質は細胞死滅因子をコードし、そして核酸結合ド
メインに結合する核酸分子であり、そしてこの組成物は細胞表面レセプターに結
合し、そして細胞死滅因子コード物質を、レセプターを有する細胞中にインター
ナライズする。別の局面において、この組成物は、式:レセプター結合インター
ナライズ化リガンド−核酸結合ドメイン(comain)−プロドラッグコード物質、
を有する。
特定の実施態様において、レセプター結合インターナライズ化リガンドは、FG
Fレセプター、VEGFレセプター、HBEGFレセプター、またはサイトカインと反応性
のポリペプチドである。他の実施態様において、細胞死滅因子コード物質は、タ
ンパク質合成を阻害し、そして好ましくはリボソーム不活化タンパク質、最も好
ましくはサポリンであるタンパク質をコードする。このタンパク質は、他の実施
態様において、ゲロニンまたはジフテリア毒素である。他の実施態様において、
プロドラッグコード物質はHSV−チミジンキナーゼをコードする。
核酸結合ドメインは、1つの実施態様において、ポリ-L-リジンである。他の
実施態様において、核酸結合ドメインは、ヘリックス-ターン-ヘリックスモチー
フタンパク質、ホメオドメインタンパク質、ジンクフィンガーモチーフタンパク
質、ステロイドレセプタータンパク質、ロイシンジッパーモチーフタンパク質、
ヘリックス-ループ-ヘリックスモチーフタンパク質、およびβシートモチーフタ
ンパク質からなる群より選択される転写因子である。他の実施態様において、核
酸結合ドメインは非特異的に核酸に結合し、そしてポリ-L-リジン、プロタミン
、ヒストンおよびスペルミジンからなる群より選択される。好ましい実施態様に
おいて、核酸結合ドメインは、サポリンのようなリボソーム不活化タンパク質の
コード領域に結合する。別の好ましい実施態様において、FGFはポリ-L-リジンに
結合される。
さらに他の実施態様においては、細胞死滅因子コード物質は、α-クリスタリ
ン、γ-クリスタリン、α-フェトプロテイン、CEA、前立腺特異抗原、erbB-2、
チロシナーゼ、αアクチン、c-myc、VEGFレセプター、FGFレセプターまたはサイ
クリンDのような、組織特異的プロモーターを含有する。
別の局面において、組成物はリンカーも含有する。種々の実施態様において、
リンカーは結合体の可撓性を増加させ、そして(GlymSerp)n、(AlaAlaProAla)nで
あり、ここで、nは1〜6であり、mは1〜6であり、そしてpは1〜4であり
、またはリンカーはジスルフィド結合である。
さらに別の局面において、組成物は式:レセプター結合インターナライズ化リ
ガンド−細胞死滅因子コード物質−核酸結合ドメイン、を有し、ここで、レセプ
ター結合インターナライズ化リガンドは細胞死滅因子コード物質に結合され、細
胞死滅因子コード物質は核酸結合ドメインに結合して複合体を形成する。
他の局面において、本発明は、外科手術後の前眼における過剰細胞増殖の防止
、エキサイマレーザー外科手術後の角膜の濁りの処置、トラベクレクトミーの閉
鎖の防止、翼状片再発の防止、黄斑変性、糖尿病性網膜症および増殖性硝子体網
膜
症(proliferative virtreal retinopathy)のような眼の後における過剰増殖性
疾患の処置、手技(例えば、静脈移植、動脈内膜切除および動静脈シャント)に
対する創傷治癒応答後における平滑筋細胞過形成の処置、ならびにガンの処置の
ための方法を提供する。これらの局面において、有効量の前記組成物が投与され
る。図面の簡単な説明
図1は、非還元(左)および還元(右)条件下におけるFGF2-K152のSDS-PAGE
の写真である。レーン1、FGF2-K152;レーン2、FGF2;レーン3、FGF2-K152;
レーン4、FGF2。白矢印はゲルに入り得ない物質を示す。黒矢印はFGF2に対応す
るタンパク質バンドを示す。
図2は、FGF2(黒四角)およびFGF2-K152(白丸)結合体に応答するウシ大動
脈内皮細胞の増殖を示すグラフである。
図3は、DNAと相互作用する能力に対する種々の長さのポリ-L-リジンの影響を
示すゲルの写真である。35ngの標識DNAを、漸増濃度のFGF2またはFGF2-Kのいず
れかに添加した;レーン1、0ng;レーン2、0.1ng;レーン3、1ng;レーン4
、10ng;レーン5、20ng;レーン6、35ng;レーン7、100ng。パネルA:FGF2;
パネルB、FGF2-K152;パネルC、FGF2-K13;パネルD、FGF2-K84;パネルE、E
GF2-K267;パネルF、FGF2-K39。消化されたDNAの長さを示す。
図4は、FGF2/ポリ-L-リジン/DNAβ-galのCOS細胞へのトランスフェクショ
ン後のβ-galの活性を示すチャートである。レーン1、DNAに対するFGF2/ポリ-
L-リジン結合体の10:1(w/w)比率;レーン2、5:1比率;レーン3、2
:1比率;レーン4、1:1比率;レーン5、0.5:1比率。5本の棒線は(左
から右)、FGF2、FGF2-K13、FGF2-K39、FGF2-K84、およびFGF2-K152である。
図5は、電子顕微鏡によって観察したトロイド様式の写真である。上方パネル
はトロイドの例を示し;下方パネルは不完全なトロイドを示す。
図6は、ウシ大動脈内皮細胞の増殖を示すグラフである。上方パネルにおいて
、細胞をFGF2-K152-DNAで処理し;下方パネルにおいて、細胞をFGF2、K152およ
びDNAの混合物で処理した。
図7Aは、FGF2/ポリ-L-リジン/pSVβ-galのCOS細胞(レーン1)、B16細胞
(レーン2)、NIH 3T3細胞(レーン3)、およびBHK細胞(レーン4)へのトラ
ンスフェクション後におけるβ−gal活性を示すグラフである。
図7Bは、COS細胞におけるβ-gal発現を示すグラフであり、pSVβ-gal(レー
ン1、3)またはpNASSβ-gal(レーン2、4)をFGF2-K84とともに(レーン1
、2)またはFGF2-K84なしに(レーン3、4)インキュベートし、そして複合体
をCOS細胞上で48時間インキュベートした。
図7Cは、プラスミド単独で、またはFGF2/K84/pSβ-gal複合体のいずれかで
のトランスフェクション後の種々の時点におけるβ-gal活性の活性を示すグラフ
である。−Δ−、DNA単独;−■−、FGF2-K84-DNA。
図7Dは、種々の濃度のFGF2/K84/pSVβ-galのトランスフェクション後のβ-g
al活性を示すグラフである。レーン1、0μg;レーン2、0.1μg;レーン3、1μg
;レーン4、5μg;レーン5、10μg。
図8Aは、FGF2-K84-pSVβ-gal(レーン1)、FGF2+K84+pSVβ-gal(レーン
2)、FGF2+pSVβ-gal(レーン3)、K84+pSVβ-gal(レーン4);pSVβ-gal
(レーン5)、FGF2-K84(レーン6)、FGF2(レーン7)およびK84(レーン8
)のトランスフェクション後のCOS細胞におけるβ-gal活性を示すグラフである
。
図8Bは、細胞結合についての完了を示すグラフである。レーン1、COS細胞
中にトランスフェクトしたFGF2-K84-pSVβ-gal複合体;レーン2、FGF2-K84-pSV
β-gal+100μg FGF2;レーン3、複合体なし。
図8Cは、トランスフェクションの間のヘパリンの添加に際してのβ-gal活性
の減衰を示すグラフである。レーン1、FGF2-K84-pSVβ-gal+10μgヘパリン;
レーン2、FGF2-K84-pSVβ-gal;レーン3、ヘパリン単独;レーン4、pSVβ-ga
l単独。
図8Dは、DNAのリガンド標的化を示すグラフであり、pSVβ-galDNA単独(レ
ーン1)、FGF2-K84(レーン2)、ヒストンH1-K84(レーン3)およびチトクロ
ムC-K84(レーン4)をpSVβ-gal DNAと縮合させ、そしてBHK細胞に添加した。
β-gal活性を48時間後に測定した。
図9Aは、β-gal発現に対するクロロキンの影響を示すグラフであり、pSVβ-
galおよびFGF2-K84を100μMクロロキンの非存在下(レーン1)または存在下(
レーン2)で混合し、そしてCOS細胞への複合体の添加の前に室温にて1時間イ
ンキュベートした。レーン3、クロロキン単独;レーン4、DNA単独。
図9Bは、β-gal発現に対するエンドソーム破壊ペプチドの影響を示すグラフ
である。レーン1、コントロール;レーン2、FGF2-K84-pSVβ-gal;レーン3、
FGF2-K84-pSVβ-gal+EDP。
図9Cは、エンドソーム破壊ペプチドおよびFGF2-K84-pSVβ-galでの(右パネ
ル)またはそれなしでの(左パネル)COS細胞のトランスフェクション後におけ
るβ-gal活性について染色した細胞の写真である。
図10は、無細胞翻訳産物を分析するフルオログラフの写真である。レーン1、
RNAなし;レーン2、サポリンRNA;レーン3、ルシフェラーゼRNA;レーン4、
サポリンRNAおよびルシフェラーゼRNA;レーン5、サポリンRNAおよびその30後
のルシフェラーゼRNAをともなう。
図11は、サポリンをコードする発現ベクターでCaPO4によりトランスフェクト
した細胞の直接細胞傷害性を示すグラフである。レーン1、モックトランスフェ
クション;レーン2、pSVβ-galでのトランスフェクション;レーン3、サポリ
ン−含有ベクターでのトランスフェクション。
図12は、FGF2-K84-pSVSAPでトランスフェクトした細胞の細胞傷害性を示すグ
ラフである。左パネル、BHK21細胞;右パネル、NIH 3T3細胞。レーン1、FGF2-K
84-pSVβ-gal;レーン2、FGF2-K84-pSVSAP。
図13Aは、複合体中のエンドソーム破壊ペプチドでのβ-gal活性を示すグラフ
である。
図13Bは、複合体中のエンドソーム破壊ペプチドでのβ-gal活性を示すグラフ
である。
図13Cは、複合体中のエンドソーム破壊ペプチドでのβ-gal活性を示すグラフ
である。発明の詳細な記載
定義
本明細書で言及する全ての米国特許および刊行物は、本明細書に参考としてそ
の全体が援用される。
本明細書で出現する種々のアミノ酸配列に存在する「アミノ酸」は、それらの
周知の3文字または1文字略語で示す。種々のDNAフラグメントに存在するヌク
レオチドは、当該分野で日常的に使用される標準的な一文字表示で示す。
本明細書で用いる「レセプターに結合する」とは、標準的なインビトロアッセ
イによってアッセイされる、このようなレセプターを特異的に認識し、それに検
出可能に結合するリガンドの能力をいう。例えば、本明細書で用いるように、結
合は、Moscatelli,J.Cell Physiol.131:123-130,1987に記載された手法を実
質的に用い、大動脈血管内皮細胞系のような血管内皮細胞上のVEGFレセプターを
認識するVEGF結合体、VEGFモノマー、またはVEGFダイマーの能力を測定する。
本明細書で用いる「生物学的活性」とは、化合物のインビボ活性、または化合
物、組成物または他の混合物のインビボ投与に際して得られる生理学的応答をい
う。従って、生物学的活性はこのような化合物、組成物、および混合物の治療的
効果および薬学的活性を含む。このような生物学的活性は、定義されたアッセイ
で測定された特定のインビトロ活性を参照して定義され得る。例えば、本明細書
中でFGFまたはFGFフラグメントの生物学的活性について言及することは、FGFがF
GFレセプターを有する細胞へ結合し、連結した因子をインターナライズする能力
をいう。このような活性は、代表的には、サポリンのような細胞傷害性因子へFG
Fを結合させ、繊維芽細胞のようなFGFレセプターを有する細胞を結合体と接触さ
せ、細胞増殖または成長を評価することによって、インビトロで評価される。イ
ンビボ活性は、抗腫瘍活性についてのマウス異種移植片モデルのような認識され
ている動物モデルを用いて決定され得る(例えば、Beitzら,Cancer Research 52
:227-230,1992;Houghtonら,Cancer Res.42:535-539,1982; Bogdenら,Cance
r(Philadelphia)48:10-20,1981; Hoogenhoutら,Int.J.Radiat.Oncol.Biol
.Phys.9:871-879,1983; Stastnyら,Cancer Res.53:5740-5744,1993)。
本明細書で用いるように、サポリンをコードするDNAのような「細胞死滅因子
コード物質の生物学的活性」への言及は、このような物質がタンパク質合成を阻
害することによって細胞の代謝に干渉する能力をいう。このような生物学的また
は細胞傷害性活性は、タンパク質合成を測定するインビトロアッセイおよび細胞
増殖またはタンパク質合成に対するテスト化合物の効果を測定することによって
細胞傷害性を評価するインビボアッセイを含むが、これらに限定されない当業者
に公知のいずれかの方法によってアッセイされ得る。標的化細胞における細胞傷
害性を評価するアッセイが特に好ましい。
本明細書で用いる「結合体」とは、直接的にまたはリンカーを介して結合し、
かつ化学的カップリング方法によって、あるいは融合タンパク質を生成するため
のキメラDNA分子の組換え発現によって生成される、少なくとも1つのレセプタ
ーインターナライズ化結合性リガンドおよび少なくとも1つの核酸結合性ドメイ
ンを含有する分子をいう。
「細胞死滅因子コード物質」とは、タンパク質合成を阻害するタンパク質をコ
ードする核酸分子である。このようなタンパク質は、rRNAまたはリボ核タンパク
質を切断し、延長因子を阻害し、mRNAを切断することによって、あるいは細胞が
生存できないようなレベルまでタンパク質合成を低下させる他のメカニズムによ
って作用し得る。細胞死滅因子コード物質は、細胞死滅因子遺伝子の他にさらな
る要素を含有してもよい。このような要素は、プロモーター、エンハンサー、ス
プライス部位、転写ターミネーター、ポリ(A)シグナル配列、細菌または哺乳
動物複製起点、選択マーカーなどを含み得る。
本明細書で用いる用語「細胞傷害性因子」は、細胞機能を阻害できる分子をい
う。この因子は、増殖を阻害し得るか、あるいは細胞に対して傷害性であり得る
。種々の細胞傷害性因子が使用され得、そしてこれは、タンパク質合成を阻害す
るもの、および細胞の成長または生存に必須のある種の遺伝子の発現を阻害する
ものを含む。細胞傷害性因子は、細胞死を生じるもの、および細胞成長、増殖お
よび/または分化を阻害するものを含む。
本明細書で用いる細胞傷害性因子は、サポリン、リシン、アブリンおよび他の
リボソーム不活化タンパク質(RIP)、水生物由来サイトトキシン、シュードモ
ナス外毒素、DNA、RNAまたはタンパク質合成のインヒビター(例えば、アンチセ
ンス核酸)、他の代謝インヒビター(例えば、DNA切断分子)、プロドラッグ(
例えば、HSV由来のチミジンキナーゼおよび細菌サイトシンデアミナーゼ)、お
よび光活性化ポルフィリンを含むが、これらに限定されない。サポリンが好まし
いRIPであるが、他の適切なRIPは、リシン、リシンA鎖、トウモロコシRIP、ゲ
ロニン、ジフテリア毒素、ジフテリア毒素A鎖、トリコサンチン、トリチン、ア
メリカヤマゴボウ抗ウイルスタンパク質(PAP)、ミラビリス(mirabilis)抗ウイ
ルスタンパク質(MAP)、ディアンチン(Dianthin)32および30、アブリン、モノ
ルジン、ブリオジン、シガ、キュウリ種子由来のタンパク質生合成の触媒性イン
ヒビター(例えば、WO 93/24620参照)、シュードモナス外毒素、サイトトキシ
ンの生物学的に活性なフラグメント、および当業者に公知の他のものを含む。適
切な細胞傷害性因子はまた、転写、翻訳、生合成または分解経路、DNA合成、お
よび他のこのようなプロセスを含めた細胞代謝プロセスを阻害する、細胞を殺す
または細胞増殖を阻害する細胞傷害性因子を含む。
「ヘパリン結合性増殖因子」とは、ヘパリン結合性増殖因子タンパク質のファ
ミリーのいずれかのメンバーをいい、ここに、このファミリーの少なくとも1つ
のメンバーはヘパリンに結合する。これに関して好ましい増殖因子は、FGF、VEG
F、およびHBEGFを含む。このような増殖因子は、イソ形態、ファミリーメンバー
に由来するペプチドフラグメント、スプライス変異体、および単一または複数エ
クソンを含み、これらのうちいくつかの形態はヘパリンに結合しなくてもよい。
本明細書で用いるように、特定のストリンジェンシー条件下で「ハイブリダイ
ズする」とは、2つの一本鎖核酸分子の間で形成されるハイブリッドの安定性を
記載するために用いられる。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーは、
代表的には、このようなハイブリッドがアニールし洗浄されるイオン強度および
温度の条件で表現される。代表的には、高い、中程度のおよび低いストリンジェ
ンシーは、以下の条件またはそれと同等の条件を含む:
1)高ストリンジェンシー:0.1×SSPEまたはSSC、0.1%SDS、65℃
2)中程度ストリンジェンシー:0.2×SSPEまたはSSC、0.1%SDS、50℃
3)低ストリンジェンシー:1.0×SSPEまたはSSC、0.1%SDS、50℃。
「核酸結合性ドメイン」(NABD)とは、核酸(例えば、DNAまたはRNA)に結合
する分子、通常はタンパク質、ポリペプチド、またはペプチドをいう(が、ポリ
カチオンであり得る)。NABDは、RNAもしくはDNAまたは混合RNA/DNAハイブリッ
ドの一本鎖または二本鎖に結合し得る。核酸結合性ドメインは特異的な配列に結
合し得るか、あるいは配列に無関係に結合し得る。
本明細書で用いる「核酸」とは、細胞へのインターナライゼーションについて
意図されるRNAまたはDNAをいい、治療的タンパク質をコードするDNA、細胞傷害
性タンパク質をコードするDNA、プロドラッグをコードするDNA、細胞死滅因子を
コードするDNA、これらのDNAの相補体、アンチセンス核酸、および他のこのよう
な分子を含むが、これらに限定されない。核酸への言及は、二重鎖DNA、一本鎖D
NA、いずれの形態のRNA(三重鎖、二重鎖または一本鎖RNAを含む)、アンチセン
スRNA、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、単一ヌクレオチド、キメラ、
およびその誘導体を含む。
核酸は、塩基アデノシン、シトシン、グアニン、チミジン、およびウリジンで
構成される周知のデオキシリボヌクレオチドおよびリボヌクレオチドで構成され
得る。同様に、種々の他のヌクレオチド誘導体および非リン酸骨格またはリン酸
誘導体骨格が用いられ得る。例えば、正常ホスホジエステルオリゴヌクレオチド
(POオリゴヌクレオチドという)は、DNA特異的およびRNA特異的ヌクレアーゼに
対して感受性なので、リン酸基がホスホトリエステル、メチルホスホネート、ま
たはホスホロチオエートに改変されたいくつかの耐性オリゴヌクレオチドタイプ
が開発されている(米国特許第5,218,088号参照)。
本明細書で用いる異種DNAのヌクレオチドの調節およびエフェクター配列(例
えば、プロモーター、エンハンサー、転写および翻訳停止部位)への「作動可能
連結」または作動可能会合とは、このようなDNAとこのようなヌクレオチド配列
との間の機能的関係をいう。例えば、異種DNAのプロモーターへの作動可能連結
とは、このようなDNAの転写が、このDNAを特異的に認識し、これに結合し、そし
てリーディングフレームにおいてこのDNAを転写するRNAポリメラーゼによってプ
ロモーターから開始されるようなDNAおよびプロモーター間の物理的かつ機能的
関係をいう。
本明細書で用いる用語「FGFレセプターと反応性のポリペプチド」は、FGFレセ
プター、好ましくは高親和性FGFレセプターと特異的に相互作用し、FGFレセプタ
ーとのその相互作用によって細胞内に輸送されるいずれのポリペプチドをもいう
。FGFレセプターと反応性のポリペプチドはまた、FGFタンパク質とも呼ばれる。
このようなポリペプチドは、FGF-1からFGF-9を含むが、これらに限定されない。
例えば、bFGF(FGF-2)とは、ウシbFGFまたはヒトbFGFと実質的に同一のアミノ酸
配列およびレセプター標的化活性を有するポリペプチドをいうと、一般的には理
解されるべきである。アミノ酸配列の差異は、異なる種のFGFの間で、ならびに
個々の生物または種由来のFGF間に存在し得ることが理解される。加えて、FGF-1
からFGF-9のいずれかのキメラまたはハイブリッド、またはアミノ酸の欠失(例
えば、PCT出願番号WO 90/02800)、挿入または置換を有するFGFは、得られるペ
プチドまたはタンパク質がFGFレセプターと特異的に相互作用し、そしてこの相
互作用によってインターナライズされる限り、FGFタンパク質の範囲内にある。
本明細書で用いる「プロドラッグ」とは、不活性で非毒性の化合物を、この化
合物の生物学的に、薬学的に、治療的に毒性の活性な形態に代謝するかまたはそ
うでなければ変換する化合物である。プロドラッグはまた、投与に際して修飾さ
れて、代謝または他のプロセスを介して活性化合物を生じる薬学的に不活性な化
合物であり得る。プロドラッグは、薬物の代謝安定性または輸送特徴を改変し、
副作用または毒性をマスクし、薬物の他の特徴または特性を改良または改変し得
る。インビボでの薬力学プロセスおよび薬物代謝の知識によって、当業者は、一
旦薬学的に活性な化合物が判明すると、その化合物の不活性形態を設計すること
ができる(例えば、Nogrady,Medicinal Chemistry A Biochemical Approach,Ox
ford University Press,New York,388-392頁,1985)。
本明細書で用いる「レセプター結合インターナライズ化リガンド」または「リ
ガンド」とは、細胞表面分子に結合でき、そしてインターナライズされるいずれ
のペプチド、ポリペプチド、タンパク質、または非タンパク質(例えば、ペプチ
ド模擬体)をもいう。本発明の情況において、レセプター結合インターナライズ
化リガンドは、融合タンパク質としてあるいは化学的結合を介してのいずれかで
核酸結合性ドメインに結合され、そして細胞死滅因子コード物質もしくはプロド
ラッグコード物質を細胞に送達するのに使用される。1つの局面では、リガンド
は、核酸分子に直接的に結合され、これはさらに核酸結合性ドメインと複合体化
され得る。このようなリガンドは増殖因子、サイトカイン、抗体またはそのフラ
グメント、ホルモンなどを含む。
本明細書で用いる「サポリン」(本明細書中ではSAPと省略する)とは、サポ
ナリア・オフィシナリス(Saponaria officinalis)の葉または種子から単離さ
れたポリペプチド、ならびに実質的なリボソーム不活化活性を依然として発現す
るアミノ酸置換、欠失、挿入または付加を有する改変形態をいう。サポリンの精
製調製物は、しばしば、タンパク質のいくつかの分子イソ形態を含むことが観察
される。アミノ酸配列の差異は、異なる種由来のサポリンにおいて、ならびに同
一種の個々の生物由来のサポリン分子間に存在し得ることが理解される。本明細
書中で使用されるサポリンは、葉から精製され得るか、化学的に合成され得るか
、またはサポリンポリペプチドをコードするDNAの発現によって合成され得る。
本明細書で用いる「標的化因子」とは、レセプター結合インターナライズ化リ
ガンドへの複合体化または連結によるインターナライゼーションについて意図さ
れ、そしていくつかの方法で、インターナライゼーションに際して、細胞代謝、
成長、活性、生存性、または細胞の他の特性もしくは特徴を改変するか、または
それに影響を及ぼす核酸分子である。
本明細書で用いる「治療的核酸」とは、遺伝子の転写または翻訳を改変する本
発明の情況において用いられるいずれの核酸分子をも記載する。この用語はまた
、タンパク質上の部位に結合する核酸を含む。それは、以下のタイプの核酸を含
むが、これらに限定されない:タンパク質をコードする核酸、アンチセンスRNA
、三重鎖分子を形成することを意図されたDNA、細胞外タンパク質結合性オリゴ
ヌクレオチド、および小ヌクレオチド分子。治療的核酸は、欠陥遺伝子の代替物
として供することによって、TNFのような治療的産物をコードすることによって
、あるいは細胞傷害性分子、特にサポリンのような酵素をコードすることによっ
て遺伝子治療を行うために用いられ得る。治療的核酸は、遺伝子の全部または一
部をコードし得、そして細胞に既に存在するDNAと組み換え、それにより遺伝子
の欠陥部分を置き換えることによって機能し得る。それはまた、タンパク質の一
部をコードし得、そして遺伝子産物の共抑制によってその効果を発揮させ得る。
レセプター結合インターナライズ化リガンド、核酸結合性ドメイン、
および細胞死滅因子コード物質複合体の調製
上述のように、本発明は、レセプター結合インターナライズ化リガンドおよび
核酸結合性ドメインの結合体と複合体化した細胞死滅因子コード物質を提供する
。適当なレセプターへの結合に際して、複合体は、細胞によってインターナライ
ズされ、そしてエンドソーム区画を介して細胞を行き来され、そこで複合体の少
なくとも一部が切断され得る。A.レセプター−結合インターナライズ化リガンド
上述のように、レセプター結合インターナライズ化リガンドは、その細胞表面
上に適当なレセプターを発現する細胞へ細胞死滅因子コード物質を送達するため
に用いられる。特異的レセプターに結合する多数の分子が同定されており、そし
てこれらは本発明で使用するのに適する。このような分子は、増殖因子、サイト
カイン、および抗体を含む。多くの増殖因子および増殖因子ファミリーは構造的
および機能的特徴を共有し、本発明で使用され得る。1つのこのような増殖因子
ファミリーは特異的にヘパリンに結合する。ヘパリン結合性増殖因子がヘパリン
と相互作用する能力は、一般に、細胞の表面および細胞外マトリックスで見い出
される、これらの因子とヘパリン硫酸プロテオグリカン分子との間でインビボに
て起こる生理学的により関連した相互作用の反映であるようである。ヘパリン結
合性増殖因子は、繊維芽細胞増殖因子FGF-1からFGF-9、血管内皮細胞増殖因子(
VEGF)、およびヘパリン結合性上皮増殖因子(HBEGF)を含む。選択された細胞
型によって発現される細胞表面分子に特異的である抗体は、モノクローナルまた
はポリクローナル抗血清として容易に生成される。多くのこのような抗体が入手
できる(例えば、American Type Culture Collection,Rockville,MD)。PDGF(
血小板由来増殖因子)、EGF(上皮増殖因子)、TGF-α(腫瘍増殖因子)、TGF-
β、IGF-I(インスリン様増殖因子)、およびIGF-IIのような他の増殖因子も細
胞表面上の特異的な同定されたレセプターに結合し、本発明で使用され得る。イ
ンターロイキン、CSF(コロニー刺激因子)、およびインターフェロンを含むサ
イトカインは、主として造血細胞で見い出される特異的レセプターを有し、本明
細書中に記載するように使用され得る。これらのリガンドは以下により詳細に記
載する。
これらのリガンドのフラグメントは、フラグメントが適当な細胞表面分子に結
合する能力を保持する限り本発明内で使用され得る。同様に、置換または他の改
変を持つが結合能力を保持するリガンドもまた使用され得る。1.繊維芽細胞増殖因子
広いスペクトルの活性を有する1つの増殖因子ファミリーは、繊維芽細胞増殖
因子(FGF)ファミリーである。これらのタンパク質は、ヘパリンに結合する能
力を共有し、細胞内レセプター媒介チロシンリン酸化およびc-fos mRNA転写物の
発現を誘導し、そしてDNA合成および細胞増殖を刺激する。このタンパク質ファ
ミリーは、FGF-1(酸性FGF(aFGF))、FGF-2(塩基性FGF(bFGF))、FGF-3(i
nt-2)(例えば、Mooreら,EMBO J.5:919-924,1986参照)、FGF-4(hst-1/K-FGF
)(例えば、Sakamotoら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:1836-1840,1986;
米国特許第5,126,323号参照)、FGF-5(例えば、米国特許第5,155,217号参照)
、FGF-6(hst-2)(例えば、公開された欧州出願EP 0 488 196 A2;Udaら,Oncog
ene 7:303-309,1992参照)、FGF-7(ケラチノサイト増殖因子)(KGF)(例えば
、Finchら,Science 245:752-755,1985; Rubinら,Proc.Natl.Acad.Sci.US
A 86:802-806,1989; および国際出願WO 90/08771参照)、FGF-8(例えば、Tana
kaら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:8528-8532,1992参照)、およびFGF-9(M
iyamotoら,Mol.Cell.Biol.13:4251-4259,1993参照)と称されるFGFを含む。
FGFペプチドをコードするDNAおよび/またはFGFのアミノ酸配列は、当業者に
公知である。FGFをコードするDNAは、公知のアミノ酸またはDNA配列に基づいて
合成的に調製され得るか、当業者に公知の方法を用いて単離され得るか、あるい
は商業的または他の供給源から入手され得る。事実上全てのFGFペプチドファミ
リーをコードするDNAが知られている。例えば、ヒトFGF-1をコードするDNA(Jay
eら,Science 233:541-545,1986; 米国特許第5,223,483号)、ウシFGF-2(Abra
hamら,Science 233:545-548,1986; Eschら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82:
6507-6511,1985;および米国特許第4,956,455号)、ヒトFGF-2(Abrahamら,EMB
O J.5:2523-2528,1986; 米国特許第4,994,559号;米国特許第5,155,214号;EP
470,183B;およびAbrahamら,Quant.Biol.51:657-668,1986)およびラットFG
F-2をコードするDNA(Shimasakiら,Biochem.Biophys.Res.Comm,1988,およ
びKurokawaら,Nucleic Acids Res.16:5201,1988参照)、FGF-3、FGF-6、FGF-7
、およびFGF-9が知られている(米国特許第5,155,214号;米国特許第4,956,455
号;米国特許第5,026,839号;米国特許第4,994,559号、EP 0,488,196 A2、DNAST
AR、EMBLまたはGenBankデータベース、および上述かつ下述の文献もまた参照)
。FGFをコードするDNAは、縮重コドンの置換によってこれまでのDNAフラグメン
トのいずれかから生産され得る。一旦、FGFペプチドのようなペプチドの完全な
アミノ酸配列およびこのようなペプチドをコードするDNAフラグメントが当業者
に入手できれば、縮重コドンを置き換え、このようなペプチドをコードする可能
なDNAフラグメントのいずれかを生産することはルーチン的であることが理解さ
れる。アミノ酸配列に基づいて、このようなペプチドをコードするDNAを合成す
ることもまた、一般に可能である。
従って、本明細書で用いる「FGF」とは、天然FGFタンパク質のアミノ酸配列を
有するポリペプチド、ならびに天然タンパク質におけるアミノ酸置換、欠失、挿
入または付加を有するが、FGFレセプターに結合し、インテーナライズされる能
力を保持する改変配列を有するポリペプチドをいう。アミノ酸配列の差異は、異
なる種のFGF間、ならびに個々の生物または種由来のFGFの間に存在し得ることが
理解される。
FGFへの言及は、天然供給源から単離されたタンパク質、ならびに組換え手段
による、またはおそらくは化学的合成によるように合成的に作成されたタンパク
質を含むことが意図される。FGFはまた、FGFレセプター発現細胞に結合する能力
を保持するムテインも含む。このようなムテインは、本明細書中に記載するよう
に1以上のシステインをセリンで置き換えることによって生成したもの、あるい
は得られるタンパク質がFGFレセプター保有細胞に結合し、連結した標的化因子
をインターナライズする能力を有する限り、任意の他のアミノ酸を欠失しまたは
置き換えたものを含むが、これらに限定されない。代表的には、このようなムテ
インは、表1に記載したような保存的アミノ酸変化を有する。このようなムテイ
ンをコードするDNAは、縮重コドンの置き換えによって改変されなければ、少な
くとも低ストリンジェンシーの条件下で、出発FGFをコードする天然DNA配列にハ
イブリダイズする。
酸性および塩基性FGFはアミノ酸レベルで約55%同一であって、そして種間で
高度に保存されている。FGFファミリーの他のメンバーは、1種以上のFGFレセプ
ターに結合する能力を含めた、FGF-1およびFGF-2との高い程度のアミノ酸配列類
似性および共通の物理的および生物学的特性を有する。塩基性FGF、int-2、hst-
1/K-FGF、FGF-5、hst-2/FGF-6、およびFGF-8は発癌性能力を有し得;bFGFはメラ
ノーマで発現され、int-2は哺乳動物腫瘍ウイルスで発現され、そしてhst-1/K-F
GFは脈管形成性腫瘍で発現される。酸性FGF、bFGF、KGF、およびFGF-9は正常な
細胞および組織で発現される。
FGFは、広範囲の間葉、内分泌、および神経細胞に対して分裂促進効果を呈し
、そして分化および発生においても重要である。特に興味深いのは、側副血管形
成および脈管形成に対するそれらの刺激効果である。いくつかの場合では、FGF
誘導分裂促進刺激は有害であり得る。例えば、細胞増殖および脈管形成は、腫瘍
成長の一体化した局面である。bFGFを含めたFGFファミリーのメンバーは、例え
ば、腫瘍発生、慢性関節リウマチ、増殖性糖尿病網膜症、および他の糖尿病合併
症において病理学的役割を演じると考えられる。
FGFの効果は、FGF応答性細胞の細胞表面に存在する高親和性レセプターチロシ
ンキナーゼによって媒介される(例えば、PCT WO 91/00916、WO 90/05522、PCT W
O 92/12948;Imamuraら,Biochem.Biophys.Res.Comm.155:583-590,1988; H
uangら,J.Biol.Chem.261:9568-9571,1986; Partanenら,EMBO J.10:1347
,1991;およびMoscatelli,J.Cell.Physiol.131:123,1987参照)。より低い
親和性のレセプターもまた、FGF活性を媒介するにおいて役割を演じるようであ
る。高親和性レセプタータンパク質は、構造的に関連するFGFレセプターのファ
ミリーを構成する細胞型に依存して、110〜150kDaの範囲の分子量を有する一本
鎖ポリペプチドである。4種のFGFレセプター遺伝子が同定されており、そして
これらの遺伝子のうちの3つは、一次転写体のオルタナティブスプライシングを
介して多重mRNA転写体を生成する。2.血管内皮細胞増殖因子
血管内皮細胞増殖因子(VEGF)は、それらが内皮細胞成長を直接的に刺激する
能力によって同定されたが、他の細胞タイプに対しては分裂促進効果を有さない
ようである。VEGFはまた、血管透過性において迅速かつ可逆的な増加を引き起こ
す。このファミリーのメンバーは、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、血管透過性
因子(VPF)、およびバスキュロトロピン(例えば、Plouetら,EMBO J.8:3801-3
806,1989参照)と種々に呼ばれてきた。本明細書中では、それらをまとめてVEGF
という。
VEGFは元々モルモット肝癌細胞株である株10から単離され(例えば、米国特許
第4,456,550号参照)、そして引き続いてヒトおよび正常細胞で同定された。そ
れは正常発生の間に、およびある種の正常成人器官において発現される。精製さ
れたVEGFは、熱安定性で酸安定性であり、かつ還元剤によって不活化され得る塩
基性のヘパリン結合性のホモダイマー糖タンパク質である。
VEGFをコードするDNA配列およびこれらの配列を単離する方法は、主として米
国特許第5,240,848号、米国特許第5,332,671号、米国特許第5,219,739号、米国
特許第5,194,596号、およびHouchら,Mol.Endocrin.5:180,1991に見い出され
得る。本明細書で用いる「VEGFペプチドまたはポリペプチドをコードするDNA」
とは、このようなペプチドをコードすると本明細書中に記載されたいずれものDN
Aフラグメント、当業者に公知のいずれものこのようなDNAフラグメント、VEGFレ
セプターに結合し、それによりインターナライズされるVEGFをコードするいずれ
ものDNAフラグメントをいう。VEGF DNAは、例えば、これまでのDNAフラグメント
のいずれかをプローブとして、あるいは配列番号1〜4に記載されたVEGFペプチ
ドのいずれかをコードするいずれかのDNAフラグメントを用いて、ヒト細胞ライ
ブラリーから単離され得る。一旦VEGFペプチドのようなペプチドの完全なアミノ
酸配列、およびこのようなペプチドをコードするDNAフラグメントが当業者に入
手できれば、縮重コドンを置き換え、このようなペプチドをコードする可能なDN
Aフラグメントのいずれをも生産することはルーチン的であることが理解される
。アミノ酸配列に基づいて、このようなペプチドをコードするDNAを合成するこ
ともまた、一般に可能である。
VEGFファミリーメンバーは、ヒトゲノムにおいて8つのエクソンとして組織化
され、そしてほぼ14kbにわたる単一遺伝子から生じる。VEGFの4つの分子種は、
mRNAのオルタナティブスプライシングから生じ、そして121、165、189、および2
06アミノ酸を含有する。4つの種は同様の生物学的活性を有するが、これらの分
泌パターンにおいて顕著に異なる。種々の正常および形質転換細胞によって分泌
される優勢イソ形態はVEGF165である。VEGF121およびVEGF189をコードする転写
体は、VEGF遺伝子を発現するほとんどの細胞および組織で検出可能である。対照
的に、VEG205はやや豊富ではなく、ヒト胎児肝臓cDNAライブラリーでのみ同定さ
れている。VEGF121は、ヘパリン結合性ドメインを欠き、結果として、ヘパリン
に結合しない弱酸性ポリペプチドである。VEGF189およびVEGF206は、VEGF165よ
りも塩基性であって、かつより大きな親和性でヘパリンに結合する。同定された
VEGFイソ形態の全てがヘパリンに結合するわけではないが、全てのイソ形態が本
発明の情況においてヘパリン結合性増殖因子であると考えられる。
分泌されたイソ形態であるVEGF121およびVEGF165は、好ましいVEGFタンパク質
である。より長いイソ形態であるVEGF189およびVEGF206は、細胞外マトリックス
にほとんど完全に結合し、スラミン、ヘパリンまたはヘパリナーゼ、またはプラ
スミンのような物質によって遊離させる必要がある。他の好ましいVEGFタンパク
質は、タンパク質が依然としてVEGFレセプターに結合し、インターナライズされ
るように、VEGFエクソンの種々の組合せを含有する。本発明の情況で使用される
VEGFタンパク質は、内皮細胞成長刺激のようないずれかのインビボ生物学的活性
を保有したり、ヘパリンに結合したりする必要はない。VEGFタンパク質またはそ
のフラグメントは、VEGFレセプターに結合し、そしてレセプターを有する細胞に
インターナライズされることのみが必要である。しかしながら、特定の情況にお
いては、VEGFがその生物学的活性のいくらかを発現することが望ましいとされ得
る。例えば、もしVEGFを創傷治癒において有用な分子をコードするDNAのための
キャリアーとして使用する場合、VEGFは血管透過性活性および繊維芽細胞の移動
および脈管形成の促進を呈するのが望ましい。VEGFのいずれの活性が維持するの
に望ましいかは、本出願内で提供される教示から明らかである。
VEGFは、血管過剰透過性、内皮細胞成長、脈管形成、および増強されたグルコ
ース輸送を含めた、内皮における一連の応答を促進する。VEGFは、低濃度では種
々の供給源(脳毛細血管、胎児および成人大動脈、および請静脈を含む)由来の
内皮細胞の成長を刺激するが、血管平滑筋細胞、副腎皮質細胞、ケラチノサイト
、水晶体上皮細胞、またはBHK-21繊維芽細胞の成長に対しては何の効果も有さな
いと報告されている。VEGFはまた、血管機能の優れたポリペプチド調節因子であ
り;それは、内皮細胞損傷または肥満細胞脱顆粒を引き起こすことなく、微小血
管透過性において迅速であるが一過性の増加を引き起こし、そしてその作用は抗
ヒスタミン剤によってブロックされない。VEGFはまた、単球の移動および活性化
を誘導するとも報告されており、そしていくつかのヒト神経膠細胞腫において腫
瘍脈管形成性因子として関連づけられてきた。VEGFはまた、単球の化学誘引剤で
あり、そしてVEGFは炎症性メディエーター腫瘍壊死因子(TNF)の活性を増強す
ることが示されている。
静止内皮細胞および増殖内皮細胞は、VEGFに対する高親和性結合を呈し、そし
てVEGFに対する内皮細胞応答は、高親和性細胞表面レセプターによって媒介され
るようである(例えば、米国出願第08/657,236号に基づく国際出願WO 92/14748
、de Vriesら,Science 255:989-91,1992; Termanら,Biochem.Biophys.Res
.Commun.187:1579-1586,1992; Kendallら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:
10705-10709,1993;およびPetersら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:8915-891
9,1993参照)。2種のチロシンキナーゼがVEGFレセプターとして同定されてい
る。fms様チロシンキナーゼまたはFLTとして知られている第1のものは、VEGFに
特異的なレセプターチロシンキナーゼである。成体および胚性組織において、FL
T mRNAの発現は、内皮細胞および内皮を生じる細胞の集団に局在している。第2
のレセプターであるKDR(ヒトキナーゼインサートドメイン含有レセプター)お
よびそのマウス相同体FLK-1は、FLTに密接に関連する。KDR/FLK-1レセプターは
、胎児成長期、初期胚発生の間、および成人組織において内皮で発現される。加
えて、FLTおよびKDRをコードするメッセンジャーRNAが、腫瘍血管において、お
よび特に神経膠芽細胞脛を供給する血管の内皮細胞により同定されている。同様
に、FLTおよびKDR mRNAは、侵襲性ヒト結腸腺癌における腫瘍血管でアップレギ
ュレートされるが、隣接する正常組織の血管ではそうではない。
3.ヘパリン結合性上皮細胞増殖因子
グリコサミノグリカンヘパリンに結合する能力を呈する、上皮細胞増殖因子タ
ンパク質ファミリーにおけるいくつかの新しいマイトジェンが最近同定された。
これらの中には、ヘパリン結合性EGF様増殖因子(HBEGF)として知られているマイ
トジェンがあり、これは、約1.0〜1.2M NaClにおいてヘパリン−SepharoseTMカ
ラムから溶出し、これは、最初、培養ヒト単球、マクロファージ、およびマクロ
ファージ様U937細胞株の分泌生成物として同定された(Higashiyamaら,Science
251:936-939,1991;Besnerら,Cell Regul.1:811-19,1990)。HBEGFは、ウシ
大動脈平滑筋細胞およびヒトA431類表皮カルシノーマ細胞上のEGFと同じ高親和
性レセプターと相互作用することが示されている(Higashiyamaら,Science 251
:936-939,1991)。
HBEGFは、BALB/c 3T3繊維芽細胞および平滑筋細胞を含む広範囲の細胞に対し
てマイトジェン性効果を示すが、VEGFとは異なり、内皮細胞に対してはマイトジ
ェン性ではない(Higashiyamaら,Science 251:936-939,1991)。HBEGFはまた、
側副血管化(collateral vascularization)および脈管形成に対する刺激効果を有
する。HBEGFファミリーのメンバーは、種々の腫瘍(例えば、膀胱ガン、乳腫瘍お
よび非小細胞肺腫瘍)において、病理生理学的役割を果たすと考えられる。従っ
て、これらの細胞タイプは、おそらく、細胞死滅因子コード物質の送達のための
候補であろう。
U-937細胞から単離されたHBEGFは、構造において異種であり、そして少なくと
も86アミノ酸およびO結合グリコシル基の2つの部位を含む(Higashiyamaら,J
.Biol.Chem.267:6205-6212,1992)。分泌されたHBEGFのカルボキシル末端側
半分は、ヒトEGFと約35%の配列同一性を有し、EGFタンパク質ファミリーのメン
バーに特徴的なパターンで間隔を開けて配置された6つのシステインを含む。こ
れに対し、成熟因子のアミノ末端部分は、親水性残基の領域(stretch)によって
特徴付けられ、そしてEGF中の構造的等価物を有しない。HBEGFの部位指向性変異
誘発およびペプチドフラグメントを用いる研究により、HBEGFのヘパリン結合性
配列が、EGF様ドメインの上流の、このEGF様ドメインとわずかに重複する21アミ
ノ酸領域に主として存在することが示された。
HBEGFの効果は、HBEGF応答性細胞の細胞表面で発現されるEGFレセプターチロ
シンキナーゼによって媒介される(例えば、米国特許第5,183,884号および第5,21
8,090号;およびUllrichら,Nature 309: 4113-425,1984を参照)。EGFレセプタ
ータンパク質(これは、分子量170kDを持つ一本鎖ポリペプチドである)は、構造
的に関連するEGFレセプターのフアミリーを構成する。EGFレセプターを発現する
ことが知られている細胞は、平滑筋細胞、繊維芽細胞、ケラチノサイト、および
多数のヒトガン細胞株(例えば、A431(類表皮腫);KB3-1(類表皮腫);COLO205(結
腸);CRL 1739(胃);HEP G2(肝癌);LNCAP(前立腺);MCF-7(乳房);MDA-MB-468(
乳房);NCI 417D(肺);MG63(骨肉腫);U-251(神経膠芽細胞腫);D-54MB(神経膠
細胞腫);およびSW-13(副腎))を含む。
本発明の目的のために、HBEGFは、特異的HBEGFレセプターに結合し、そしてイ
ンターナライズされることのみが必要である。HBEGFフアミリーのいずれのメン
バーも、それがヘパリンに結合するか否かに関わらず、前記要件を満たす限り、
本発明において有用である。HBEGFフアミリーのメンバーは、通常のストリンジ
ェンシー条件下でハイブリダイズするに十分なヌクレオチド同一性(代表的には
、75%を越えるヌクレオチド同一性)を有するものである。完全長HBEGFのサブフ
ラグメントまたはサブ部分(subportion)も望ましくあり得る。当業者は、本明細
書中で提供される教示から、ある生物学的活性が、適用に応じて、より望ましい
かまたは望ましくないかを見出し得る。
HBEGFヘプチドまたはポリペプチドをコードするDNAとは、上記の定義のように
、HBEGFをコードする任意のDNAフラグメントをいう。例示的なDNAフラグメント
は、当業者に公知の任意のこのようなDNAフラグメント;HBEGFレセプターに結合
し、それによりインターナライズされるHBEGFまたはフラグメントをコードする
任意のDNAフラグメント;および配列番号5〜8に記載の任意のHBEGFポリペプチ
ドをコードする任意のDNAフラグメントを含む。HBEGFフラグメントをコードする
このようなDNA配列は、公に接続可能であるデータベース(例えば、EMBL,GenBan
k(受託番号M93012(サル)およびM60278(ヒト))から;プラスミドpMTN-HBEGF(ATCC
#40900)およびpAX-HBEGF(ATCC#40899)(PCT出願WO/92/06705に記載)から;および
Abrahamら、Biochem.Biophys.Res.Comm.190:125-133,1993)から入手可能で
ある。
縮重コドンの置き換えによる修飾がされない場合、HBEGFポリペプチドをコード
するDNAは、少なくとも低ストリンジェンシーの条件下で、天然ヒトHBEGF(例え
ば、配列番号9)をコードするDNAにハイブリダイズする。さらに、縮重コドンの
置換によって前述のDNAフラグメントのいずれかから作製され得る任意のDNAフラ
グメントを本明細書における使用を意図される。HBEGFポリペプチドの完全なア
ミノ酸配列、およびこのようなペプチドをコードするDNAフラグメントは、当業
者に入手可能であるので、縮重コードを置換し、そしてこのようなHBEGFポリペ
プチドをコードする任意の可能なDNAフラグメントを作製することは、通常の手
順であることが理解される。アミノ酸配列に基づいて、このようなペプチドをコ
ードするDNAを合成することもまた、一般に可能である。
4.他のレセプター結合インターナライズ化リガンド
他のレセプター結合リガンドを本発明において使用し得る。細胞表面レセプタ
ーに結合し、そしてインターナライズされる任意のタンパク質、ポリペプチド、
アナログまたはフラグメントが使用され得る。一般に、上記の特定のヘパリン結
合性増殖因子に加えて、他の増殖因子およびサイトカインは、特によく使用に適
する。これらのリガンドは、核酸結合性ドメインへの結合に備えて、組換え手段
または他の手段によって作製され得る。これらのレセプター結合インターナライ
ズ化リガンドの配列を得るためのDNA配列および方法は、周知である。例えば、
これらのリガンドは、CSF-1(GenBank受託番号M11038、M37435;Kawasakiら、Sci
ence 230:291-296,1985;Wongら、Science 235:1504-1508,1987);GM-CSF(Gen
Bank受託番号X03021;Miyatakeら、EMBO J.4:2561-2568,1985);IFN-α(イン
ターフェロン)(GenBank受託番号A02076;特許第Wo 8502862-A号、1985年7月4
日);IFN-γ(GenBank受託番号A02137;特許第WO8502624-A号、1985年6月20日)
;肝細胞増殖因子(GenBank受託番号X16323、S80567、X57574;Nakamuraら、Natu
re,342:440-443,1989;Nakamuraら、Prog.Growth Factor Res.3:67-85,199
1;Miyazawaら、Eur.J.Biochem.197:15-22,1991);IGF-Ia(インスリン様増
殖因子Ia)(GenBank受託番号X56773、S61841;Sandberg-Nordqvistら、Brain Res
.Mol.Brain Res.12:275-277,1992;Sandberg,Sandberg-Nordqvistら、Ca
ncer Res.53:2475-2478,1993);IGF-Ib(GenBank受託番号X56774、S61860;San
dberg-Nordqvistら、Brain Res.Mol.Brain Res.12:275-277,1992;Sandberg
-Nordqvist,A.C.,Cancer Res,53:2475-2478,1993);IGF-I(GenBank受託番
号X03563、M29644;Dullら、Nature 310:771-781,1984;Rallら、Meth,Enzymo
l.146:239-248,1987);IGF-II(GenBank受託番号J03242;Shenら、Proc.Natl.
Acad.Sci.USA 85:1947-1951,1988);IL-1-α(インターロイキン1α)(GenBa
nk受託番号X02531,M15329;Marchら、Nature 315:641-647,1985;Nishidaら、
Biochem.Biophys.Res.Commun.143:345-352,1987);IL-1-β(インターロイ
キン1β)(GenBank受託番号X02532、M15330、M15840;Marchら、Nature 315:641
-647,1985;Nishidaら、Biochem.Biophys.Res.Commun.143:345-352,1987
;Bensiら、Gene 52:95-101,1987);IL-1(GenBank受託番号K02770、M54933、M3
8756;Auronら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:7907-7911,1984;Webbら、Ad
v.Gene Technol.22:339-340,1985);IL-2(GenBank受託番号A14844、A21785、
X00695、X00200、X00201、X00202;Lupkerら、特許第EP 0307285-A号、1989年3
月15日;Perezら、特許第EP0416673-A号、1991年3月13日;Holbrookら、Nuclei
c Acids Res.12:5005-5013,1984;Degraveら、EMBO J.2:2349-2353,1983;T
aniguchiら、Nature 302:305-310,1983);IL-3(GenBank受託番号M14743、M2013
7;Yangら、Cell 47:3-10,1986;Otsukaら、J.Immunol.140:2288-2295,1988
);IL-4(GenBank受託番号M13982;Yokotaら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83:5
894-5898,1986);IL-5(GenBank受託番号X04688、J03478;Azumaら、Nucleic Ac
ids Res.14:9149-9158,1986;Tanabeら、J.Biol.Chem.262:16580-16584,1
987);IL-6(GenBank受託番号Y00081、X04602、M54894、M38669、M14584;Yasuka
waら、EMBO J.6:2939-2945,1987;Hiranoら、Nature 324:73-76,1986;Wong
ら、Behring Inst.Mitt.83:40-47,1988;Mayら、Proc,Natl.Acad.Sci.US
A 83:8957-8961,1986);IL-7(GenBank受託番号J04156;Goodwinら、Proc.Natl
.Acad.Sci.USA 86:302-306,1989);IL-8(GenBank受託番号Z11686;Kusnerら
、Kidney Int.39:1240-1248,1991);IL-10(GenBank受託番号X78437、M57627;
Vieiraら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:1172-1176,1991);IL-11(GenBank
受託番号M57765、M37006;Paulら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:7512-751
6,1990);IL-13(GenBank受託番号X69079、U10307;Mintyら、Nature 362:248-2
50,1993;Smilnov,Shemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Che
mistry,1994年6月2日);TNF-α(腫瘍壊死因子)(GenBank受託番号A21522;特
許第GB 2246569-A1号、1992年2月5日);TNF-β(GenBank受託番号D12614;Mats
uyamaら、FEBS LETTERS 302:141-144,1992)を含む。他の適切なレセプター結合
インターナライズ化リガンドのDNA配列は、GenBankまたはEMBL DNAデータベース
から入手し得、PIRデータベースから得られるタンパク質配列から逆合成され得
、あるいはcDNAまたはゲノムライブラリーから標準的な方法(Sambrookら,前掲)
によって単離され得る。
5.レセプター結合インターナライズ化リガンドの修飾
これらのリガンドは特定の適用のために個別に作製(customize)され得る。タ
ンパク質を修飾する手段を下記に提供する。簡潔にいえば、アミノ酸の付加、置
換および欠失は、通常に使用される任意の組換えDNA方法によって作製され得る
。
FGF、VEGF、HBEGFまたは他のレセプター結合インターナライズ化リガンドのア
ミノ酸残基は、残基の欠失によって修飾されたポリペプチドが、修飾されていな
いポリペプチドと実質的に同様に、そのレセプターに結合し、連結した物質をイ
ンターナライズする能力を有する場合、必須ではない。
上記のように、FGFレセプター、VEGFレセプター、HBEGFレセプター、他の増殖
因子レセプター(例えば、PDGFレセプター)、サイトカインレセプター、またはこ
れらのファミリーのメンバーおよびそのフラグメントを含む他の細胞表面分子と
反応性である任意のポリペプチドまたはペプチドアナログ(ペプチド模倣物を含
む)、あるいはレセプターに結合し、連結された標的された物質をインターナラ
イズするこのようなペプチドの非天然アナログ(constrained analog)が、本発明
において使用され得る。FGFペプチドファミリーのメンバー(FGF-1〜FGF-9を含む
)が好ましい。修飾されたペプチド(特に増殖機能を欠くペプチド)およびキメラ
ペプチド(これらは、特異的結合活性およびインターナライズ化活性を保持する)
もまた、本明細書における使用を意図される。
実質的にポリペプチドのN末端近くで行われる修飾は、一般に、タンパク質の
最初の約10残基内で行われる。このような修飾は、残基の付加または欠失(例え
ば、結合を容易にし、規定されたモル比、好ましくは1:1の比のポリペプチド
を含有する結合体を形成するためのシステイン付加)を含む。
上記のレセプター結合インターナライズ化リガンドの1つをコードするDNAは
、凝集体形成を担う任意のシステイン残基を欠失させまたは置き換えるために、
標準的な方法を用いて変異誘発され得る。必要であれば、凝集体形成に寄与する
システイン残基の同一性は、経験的には、システイン残基を欠失および/または
置換し、そして得られたタンパク質が生理学的に許容される緩衝液および塩を含
有する溶液中で凝集するかどうかを確認することによって決定され得る。さらに
、これらのレセプター結合インターナライズ化リガンドのフラグメントを構築し
、そして使用し得る。これらの多くのリガンドの結合領域が記載されている。フ
ラグメントもまた、本明細書に記載された試験の任意の試験より、結合し、そし
てインターナライズされることが示され得る。
ポリペプチドの修飾は、当業者に公知の任意の手段によって行われ得る。本明
細書において好ましい方法は、ポリペプチドをコードするDNAの修飾および修飾
されたDNAの発現に依存する。
単に例として、FGFポリペプチドをコードするDNAを単離し、合成し、または商
業的供給源から入手し得る(FGF-1〜FGF-9のアミノ酸配列を、配列番号10〜18に
示す;DNA配列は、これらのアミノ酸配列に基づいてもよく、あるいは公のDNAデ
ータベースおよび文献から入手してもよい(例えば、GenBankを参照、また、米国
特許第4,956,455号、米国特許第5,126,323号、米国特許第5,155,217号、米国特
許第4,868,113号、PCT出願WO90/08771、EP出願0 488 196 A2およびMiyamotoら、
Mol.Cell.Biol.13:4251-4259,1993を参照)。酵母およびE.coliにおける組
換えFGF-2タンパク質の発現は、Barrら、J.Biol.Chem.263:16471-16478,198
8、PCT出願第PCT/US93/05702号および米国特許出願第07/901,718号に記載される
。組換えFGFタンパク質の発現は、本明細書に記載したように、あるいは当業者
に公知の方法を用いて行われ得る。
同様に、その他のレセプター結合インターナライズ化リガンド(VEGF、HBEGF、
IL-1、IL-2ならびに他のサイトカインおよび増殖因子を含む)のいずれかをコー
ドするDNAもまた単離し、合成し、または商業的供給源から入手し得る。上記の
ように、DNA配列は、公のデータベース(例えば、GenBank)において利用可能であ
る。これらの配列に基づき、オリゴヌクレオチドプライマーを、DNAを得るため
の1つの手段としてのポリメラーゼ連鎖反応技術によってcDNAまたはmRNAから遺
伝子を増幅するために、設計し、そして使用し得る。
変異は、当業者に公知の任意の方法(タンパク質をコードするDNAの部位特異的
または部位指向性変異誘発およびDNAテンプレートに改変を導入および増幅する
ためのプライマーを用いるDNA増幅方法(例えば、重複伸長によるPCRスプライシ
ング(SOE))の使用を含む)によってなされ得る。部位指向性変異誘発は、代表的
には、周知であり、市販されている一本鎖および二本鎖形態を有するファージベ
クター(例えば、M13ファージベクター)を用いて行われる。一本鎖ファージ複製
起点を含有する他の適切なベクターを使用し得る(例えば、Veiraら,Meth.Enzy
mol.15:3,1987を参照)。一般に、部位指向性変異誘発は、目的のタンパク質(
すなわち、FGFファミリーのメンバーまたは細胞傷害性分子(例えば、サポリン))
をコードする一本鎖ベクターを調製することによって行われる。一本鎖ベクター
中のDNAに相同な領域内に所望の変異を含有するオリゴヌクレオチドプライマー
をベクターにアニールし、続いて、DNAポリメラーゼ(例えば、E.coll DNAポリ
メラーセI(Klenowフラグメント))を添加する。DNAポリメラーゼは、ヘテロ二重
鎖(heteroduplex)を作製するために、プライマーとして、二本鎖領域を使用する
。ここで、一方の鎖が改変された配列をコードし、および他方が元の配列をコー
ドする。このヘテロ二重鎖を適切な細菌細胞に導入し、所望の変異を含むクロー
ンを選択する。得られた改変DNA分子を適切な宿主細胞中で組換えにより発現さ
せて、修飾タンパク質を生成させ得る。
アミノ酸の適切な保存的置換は周知であり、そして一般に、得られる分子の生
物学的活性を改変することなく行われ得る。例えば、このような置換は、以下の
表1に記載される置換に従って行われ得る。
他の同様な保存的置換を行い得る。必要であれば、このような置換は、単に、
適切なレセプターに結合し、そして結合に際してしてインターナライズする能力
について、得られた修飾タンパク質を試験することによって、経験的に決定され
得る。この能力を保持するものは、本明細書における結合体および方法における
使用に適する。さらに、FGFのムテインは当業者に公知である(例えば、米国特許
第5,175,147号;PCT出願WO 89/00198、米国出願第07/070,797号;PCT出願WO91/1
5229および米国出願第07/505,124号を参照)。
B.核酸結合性ドメイン
前記のように、核酸結合性ドメイン(NABD)は、配列特異的様式または配列非特
異的様式のいずれかで標的核酸と相互作用する。相互作用が非特異的である場合
、核酸結合性ドメインは、配列に無関係に核酸に結合する。例えば、ポリ-L-リ
シンは、反対に荷電したDNAに結合する塩基性ポリペプチドである。他の高度に
塩基性のタンパク質またはポリカチオン性化合物(例えば、ヒストン、プロタミ
ンおよびスペルミジン)もまた、非特異的様式で核酸に結合する。
DNAの特定配列に結合する多くのタンパク質が同定されている。これらのタン
パク質は、ゲノム複製、転写および損傷したDNAの修復を担う。転写因子は遺伝
子発現を調節し、これは多様なグループのタンパク質である。これらの因子は、
それらの配列特異的認識のため、本発明の目的に特に十分適合する。宿主転写因
子は、認識に使用される構造モチーフに基づいて、7つの十分に確立されたクラ
スに分類されている。主要なファミリーは、ヘリックス-ターン-ヘリックス(HTH
)タンパク質、ホメオドメイン、ジンタフィンガータンパク質、ステロイドレセ
プター、ロイシンジッパータンパク質、ヘリックス-ループ-ヘリックス(HLH)タ
ンパク質、およびβ-シートを含む。他のクラスまたはサブクラスは、結局は、
より多くの因子が発見および定義されるにつれて、記載される。それらのクラス
のタンパク質、またはこれらのクラスの1つには適合しないが配列特異的様式で
核酸に結合するタンパク質(例えば、SV40 T抗原およびp53)もまた使用され得る
。
転写因子のこれらのファミリーは、一般に周知である(GenBank;PaboおよびSa
uer、Ann.Rev.Biochem.61:1053-1095,1992;および下記文献を参照)。これ
らの因子の多くはクローン化され、正確なDNA結合性領域は、ある例において示
されている。DNA結合性ドメインの配列が公知である場合、それをコードする遺
伝子は、領域が短ければ合成され得る。あるいは、この遺伝子は、オリゴヌクレ
オチドをプローブとして用いて、宿主ゲノムライブラリーからまたはcDNAライブ
ラリーから、あるいはポリメラーゼ連鎖反応によってゲノムDNAまたはcDNAから
クローン化され得る。このような方法は、Sambrook(前掲)に見出され得る。
ヘリックス-ターン-ヘリックスタンパク質は、十分に研究されているλCroタ
ンパク質、λcI,およびE.coli CAPタンパタ質を含む(Steitzら、Proc.Natl.
Acad.Sci.USA 79:3097-3100,1982;Ohlendorfら、J.Mol.Biol.169:757-76
9,1983を参照)。さらに、lacリプレッサー(Kapteinら、J.Mol.Biol.182:179
-182,1985)およびTrpリプレッサー(Scheritzら、Nature 317:782-786,1985)が
このファミリーに属する。ホメオドメインファミリーのメンバーは、Drosophila
タンパク質アンテナペディア(Antennapaedia)を含む(Qianら、Cell 59:573-580,
1989)および酵母MATα2(Wolbergerら、Cell 67:517-528,1991)を含む。ジンク
フィンガータンパク質は、TFIIIA(Millerら、EMBO J.4:1609-1614,1985)、Sp-
1、zif268、および多くの他のもの(一般に、Krizekら、J.Am.Chem.Soc.113:
4518-4523,1991)を含む。ステロイドレセプタータンパク質は、ステロイドホル
モン、レチノイド、ビタミンD、甲状腺ホルモン、ならびに他の化合物のレセプ
ターを含む。特定の例は、レチノイン酸、クニルプス、プロゲステロン、アンド
ロゲン、グルココルチコステロイド(glucocosteroid)およびエストロゲンレセプ
タータンパク質を含む。ロイシンジッパーファミリーは、30〜40残基の領域にわ
たるロイシンのヘプタドリピート(heptad repeat)によって定義された。このフ
ァミリーの特定のメンバーは、C/EBP、c-fos、C-jun、GCN4、sis-AおよびCREBを
含む(一般に、O'Sheaら、Science 254:539-544,1991を参照)。ヘリックス-ルー
プ-ヘリックス(HLH)ファミリーのタンパク質は、ロイシンジッパーファミリーと
幾らかの類似性を有するようである。このファミリーの周知のメンバーは、myoD
(Weintraubら、Science 251:761-766,1991);c-myc;およびAP-2(Williamsおよ
びTijan、Science 251:1067-1071,1991)を含む。βシートファミリーは、より
一般的なαヘリツクスよりむしろ、DNA結合のための逆平行βシートを使用する
。このファミリーは、MetJ(Phillips、Curr.Opin.Struc.Biol.1:89-98,199
1)、Arc(Bregら、Nature 346:586-589,1990)、およびMntリプレッサーを含む。
さらに、他のモチーフ(例えば、酵母GAL4リプレッサー中のシステインリッチモ
チーフおよびGATA因子)が、DNA結合のために使用される。ウイルスもまた、特定
配列に結合する遺伝子産物を含有する。最も研究されたこのようなウイルス遺伝
子の1つは、HIV由来のrev遺伝子である。rev遺伝子産物は、env遺伝子に見出さ
れるRREと呼ばれる配列(rev応答性エレメント)に結合する。DNAに結合する他の
タンパク質またはペプチドは、公知のクラスとの配列類似性に基づいて、または
選択
することによって機能的に見出され得る。
いくつかの技術が、他の核酸結合性ドメインを選択するために使用され得る(
米国特許第5,270,170号;PCT出願WO93/14108;および米国特許第5,223,409号を
参照)。これらの技術の1つはファージディスプレイ(phage display)である(例
えば、米国特許第5,223,409号を参照)。この方法において、DNA配列は、線状フ
ァージ(例えば、M13)の第III遺伝子または第VIII遺伝子に挿入される。マルチク
ローニング部位を有するいくつかのベクターが、挿入のために開発されている(M
cLaffertyら、Gene 128:29-36,1993;ScottおよびSmith、Science 249:386-390
, 1990;SmithおよびScott、Methods Enzymol.217:228-257,1993)。挿入され
るDNA配列は、ランダムに作製されてもよいし、または公知のDNA結合性ドメイン
の変異体であってもよい。一般に、インサートは、6〜20アミノ酸をコードする
。挿入された配列によってコードされるペプチドは、バクテリオファージの表面
に提示される。所望の核酸結合性ドメインを発現するバクテリオファージは、細
胞死滅因子コード物質への結合について選択される。この標的分子は、一本鎖ま
たは二本鎖のDNAまたはRNAであり得る。送達されるべき細胞死滅因子コード物質
が一本鎖(例えば、RNA)である場合、適切な標的は一本鎖である。送達されるべ
き分子が二本鎖である場合、標的分子は好ましくは二本鎖である。好ましくは、
細胞死滅因子コード物質の全コード領域を標的として使用する。さらに、インビ
ボまたはインビトロ送達のために含まれる転写に必要なエレメントは、標的DNA
分子に存在し得る。標的に結合するバクテリオファージを回収し、そして増殖さ
せる。次のラウンドの選択を行い得る。最終的に選択されるバクテリオファージ
を増殖させ、そしてインサートのDNA配列を決定する。一旦、結合性ペプチドの
予測されるアミノ酸配列が判れば、核酸結合性ドメインとして本明細書における
使用に十分なペプチドが、組換え手段または合成のいずれかにより作製され得る
。レセプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合性ドメインが、融合タ
ンパク質として作製される場合、組換え手段が使用される。さらに、単一ポリペ
プチドへの複数DNA分子の親和性または結合を最大にするために、ペプチドは、
2またはそれ以上のペプチドの縦列配置(tandem array)として作製され得る。
ファージディスプレイ選択技術の例として、サポリンのコード領域を認識する
DNA結合性ドメイン/ペプチドを単離する。簡潔に述べると、サポリンをコードす
るDNAフラグメントは、これらの配列を含有するプラスミドから単離され得る。
プラスミドFPFS1は、サポリンの全コード領域を含有する。NcoIおよびEcoRI制限
酵素でのプラスミドの消化により、約780bpの単一フラグメントとしてサポリン
特異的配列が遊離される。このフラグメントは、多くの方法(例えば、アガロー
スゲル電気泳動および続くゲルからの溶出)のうちの任意の1つによって精製さ
れ得る。サポリンフラグメントを、固体支持体(例えば、96ウェルプレートのウ
ェル)に固定する。二本鎖フラグメントがプレートに十分に結合しない場合、コ
ーティング(例えば、正に荷電した分子)が、DNA接着を促進させるために使用さ
れ得る。ファージライブラリーをウェルに添加し、そして所定のインキュベーシ
ョン期間、ファージをDNAに結合させる。未結合のファージは、代表的には、10m
M Tris、1mM EDTAを含有し、塩を含まないかまたは低濃度の塩を含む洗浄液によ
って除去される。結合したファージは、0.1M NaCl含有緩衝液から出発して溶出
される。NaCl濃度は、全てのファージが溶出するまで段階的に増大させる。代表
的には、より高い親和性でのファージ結合は、より高い塩濃度によってのみ遊離
される。
溶出したファージを細菌宿主中で増殖させる。さらなるラウンドの選択を、高
親和性での少数のファージ結合について選択するために行い得る。次いで、結合
性ファージにおけるインサートのDNA配列を決定する。さらに、より高い親和性
を有するペプチドは、インサート配列の変異体を作製し、そしてこれらの変異体
をさらなるラウンドの選択に付すことによって単離され得る。C.細胞死滅因子コード物質
細胞死滅因子コード物質は、細胞によるインターナライゼーション、およびそ
れに続く細胞死滅因子への転写(DNAの場合)および[/または]翻訳に際して
、細胞対して細胞傷害性であるか、あるいはタンパク質合成を阻害することによ
って細胞増殖を阻害する核酸分子(DNAまたはRNA)である。
細胞死滅因子は、リシン、サポリン(saporin)、アブリン(abrin)および他
のリボソーム不活化タンパク質、Pseudomonasの外毒素、ジフテリアトキシン、
アンジオゲニン、トリチン(tritin)、ジアンシン(dianthin)32および30、モ
モルジン、アメリカヤマゴボウ抗ウイルスタンパク質、mirabilis抗ウイルスタ
ンパク質、ブリオジン、アンジオゲニン、およびシガ外毒素、ならびに当業者に
公知の他の細胞死滅因子を含む。あるいは、細胞死滅因子遺伝子産物は非細胞傷
害性であり得るが、内因的に生産されるか、または外因的に適用される化合物を
非毒性形態からタンパク質合成を阻害する毒性産物に活性化させる。
特に興味深いのは、細胞死滅をもたらすか、あるいは別の産物の添加の際に、
細胞を細胞死に感受性とする酵素をコードするDNA分子である。例えば、サポリ
ンはrRNAを切断して、タンパク質合成を阻害する酵素である。タンパク質合成を
阻害する他の酵素は、本発明で使用するのに特に良好に適する。さらに、酵素を
用いることができ、ここで、酵素は細胞傷害性をほとんどまたは全く有しない化
合物を、タンパク質合成を阻害する毒性産物に活性化する。1.リボソーム不活化タンパク質
リシン、アブリン、およびサポリンを含むリボソーム不活化タンパク質(RIP
)は真核生物リボソームを触媒的に不活化する植物タンパク質である。リボソー
ム不活化タンパク質は、タンパク質合成のタンパク質伸長工程を妨害することに
よってリボソームを不活化する。例えば、リボソーム−不活化タンパク質サポリ
ン(以後、SAPともいう)は、ラット28SリボソームRNA(rRNA)における4324位
のアデニンのN−グリコシド結合の切断によって60Sリボソームを不活化するこ
とが示されている。A4324がrRNAに位置する特定の領域は、原核生物と真核生物
との間で高度に保存されている;28S rRNAにおけるA4324はE.coli 23S rRNAに
おけるA2660に対応する。リボソーム不活化タンパク質のいくつかはまた、E.co
liのような原核生物におけるタンパク質合成を妨害するようである。
サポリンは細胞死滅因子として好ましいが、他の適切なリボソーム不活化タン
パク質(RIP)および毒素も使用できる。他の適切なRIPは、限定されるものでは
ないが、リシン、リシンA鎖、トウモロコシリシン不活化タンパク質、ゲロニン
、ジフテリア毒素、ジフテリア毒素A鎖、トリコサンシン、トリチン、アメリカ
ヤマゴボウ抗ウイルスタンパク質(PAP)、mirabilis抗ウイルスタンパク質(MA
P)、ジアンシン32および30、アブリン、モノルジン、ブリオジン、シガ(例え
ば、WO93/24620を参照のこと)およびその他(例えば、Barbieriら,Cancer Sur
veys 1:489-520,1982、およびEP特許出願第0466222号(本明細書中で参考として
援用し、多数のリボソーム不活化タンパク質およびそれらの供給源のリストを提
供する)を参照のこと;また、Walshらの米国特許第5,248,608号を参照のこと)
を含む。アブリンおよびリシンのようないくつかのリボソーム不活化タンパク質
は、2つの構成鎖:細胞表面レセプターへの結合および分子のインターナライゼ
ーションを媒介する細胞結合鎖、および毒性を担う鎖を含有する。サポリンのよ
うな一本鎖リボソーム不活化タンパク質(I型RIPS)は細胞結合鎖を有しない。
その結果、インターナライズされなければ、それらは2つの鎖を有するリボソー
ム不活化タンパク質よりも全細胞に対して実質的に毒性が低い。
いくつかの構造的に関連するリボソーム不活化タンパク質が植物Saponaria of
ficinalis(シャボンソウ)の種子および葉から単離されている(GB特許第2,194,
241B号;GP特許第2,216,891号;EP特許第89306016号)。本発明において使用す
るためのサポリンタンパク質はアミノ酸の置換、欠失、挿入、または付加を有す
るが、依然として実質的にリボソーム不活化活性を発現する天然植物宿主Sapona
ria officinalisで見い出されるアミノ酸配列または修飾された配列を有する。
サポリンの精製された調製物は、しばしば、タンパク質のいくつかの分子のイソ
型を含むことが観察される。アミノ酸配列の差異は異なる種からのサポリンで、
ならびに同一種の個々の生物由来のサポリン分子間で起こり得ることが理解され
る。これらのうち、SO-6は最も活性であって豊富にあり、種子総タンパク質の7
%を表す。サポリンは非常に安定で、高い等電点を有し、炭水化物を含有せず、
そしてドデシル硫酸ナトリウム(SDS)のような変性剤および種々のプロテアー
ゼに対して耐性である。種子由来のいくつかのサポリン-6イソ型のアミノ酸配
列は公知であり、アミノ酸残基がほとんど異ならないサポリンリボソーム不活化
タンパク質のファミリーがあるようである。細胞傷害性であるこれらのサポリン
タンパク質または修飾されたタンパク質のいずれも、本発明で使用できる。a.サポリンをコードするDNAの単離
本明細書において提供されるDNA分子のいくつかは、アミノ酸48位および91位
において異種性を有する、任意の4つのイソ型を含む、サポリン-6(SO-6)の
それと実質的に同一のアミノ酸配列およびリボソーム不活化活性を有するサポリ
ンをコードする(例えば、Marasら,Biochem.Internat.21:631-638,1990およ
びBarraら,Biotechnol.Appl.Biochem.13:48-53,1991; GB特許第2.216.891B
号およびEP特許第89306106号;および配列番号19-23を参照のこと)。他の適切
なサポリンポリペプチドは、SO-1およびSO-3(Fordham Skeltonら,Mol.Gen.Ge
net.221:134-138,1990)、SO-2(例えば、米国出願第07/885,242号;GB第2,216
,891号を参照のこと;または、Fordham-Skeltonら,Mol.Gen.Genet.229:460-
466,1991を参照のこと)、SO-4(例えば、GB2,194,241Bを参照のこと;また、La
ppiら,Biochem.Biophys.Res.Commun.129:934-942,1985)およびSO-5(例え
ば、GB2,194,241Bを参照のこと;また、Montecucchiら,Int.J.Peptide Prote
in Res.33:263-267,1989を参照のこと)を含むサポリン型のリボソーム不活化
タンパク質のイソ型をコードするマルチ-遺伝子ファミリーの他のメンバーを含
む。
本発明において使用するためのサポリンポリペプチドは、Saponaria officina
lisまたは関連種または細胞傷害性活性を保有する修飾された形態から単離し得
る任意のイソ型のサポニンを含む。特に、このような修飾されたサポリンは、1
以上のアミノ酸を変化させるか、あるいは1以上のアミノ酸を欠失または挿入す
ることにより、タンパク質をコードするDNAを改変することによって生産し得る
(例えば、国際PCT出願PCT/US93/05702および米国出願第07/901,718号を参照の
こと;また、米国特許出願第07/885,242号およびイタリア特許第1,231,914号を
参照のこと)。標準的なインビトロまたはインビボアッセイにおいて、少なくと
も、本明細書に記載のサポリン結合体の大きさのおおよそのオーダー内で細胞傷
害性を示す任意のこのようなタンパク質またはその一部が、本明細書での使用の
ために考慮される。
好ましくは、サポリンDNA配列は哺乳動物の好ましいコドンを含有する(配列
番号79)。哺乳動物、酵母、Drosophila、E.coli、および霊長類のためのCurre
nt Protocols in Molecular Biology,後記、およびZhangら(Gene 105:61,1991
)に例示される好ましいコドン用法は、サポリン配列について確立されている。
サポリンDNA配列のような細胞死滅因子コード物質を、生物におけるポリペプ
チドの発現のための適切なプロモーターへの作動可能な連結でプラスミドに導入
する。現在好ましいサポリンタンパク質はSO-6およびSO-4である。DNAは、必要
に応じて、サポリン含有プラスミドの染色体外維持を可能とする複製起点のよう
な配列を含むことができるか、あるいは宿主のゲノムに組み込むように設計でき
る(宿主における安定な維持を確実にするための別の手段として)。b.他のリボソーム不活化タンパク質および細胞死滅因子をコードする核酸
前記のサポリンに加えて、タンパク質合成を阻害する他の細胞死滅因子も本発
明において有用である。これらの細胞死滅因子のための遺伝子配列は、PCR、ゲ
ノムまたはcDNAライブラリーのプローブハイブリダイゼーション、発現ライブラ
リーの抗体スクリーニングのような標準的な方法によって単離し得る。あるいは
、クローンは商業的供給源または他の供給源から得られ得る。リシンA鎖(GenB
ank受託番号X02388);トウモロコシリボソーム不活化タンパク質(GenBank受託
番号L26305);ゲロニン(GenBank受託番号L12243;PCT出願WO92/03155;米国特許
第5,376,546号);ジフテリア毒素(GenBank受託番号K01722);トリコサンシン
(GenBank受託番号M34858);トリチン(GenBank受託番号D13795);アメリカヤ
マゴボウ抗ウイルスタンパク質(GenBank受託番号X78628);mirabilis抗ウイル
スタンパク質(GenBank受託番号D90347);ジアンシン30(GenBank受託番号X592
60);アブリン(GenBank受託番号X55667);シガ(GenBank受託番号M19437)お
よびPseudomonasのエンドトキシン(GenBank受託番号K01397、M23348)を含む、
これらの細胞死滅因子の多くのDNA配列は周知である。DNA配列またはアミノ酸配
列が公知であるならば、これらのタンパク質をコードするDNA分子は合成され得
、好ましくは哺乳動物の好ましいコドンを含有する。D.プロドラッグコード物質
プロドラッグをコードする核酸分子を、代替的に、本発明の範囲内で使用し得
る。プロドラッグは、基質が供されるか、あるいは活性化分子が供されるかのい
ずれかまで宿主細胞中で不活性である。最も代表的には、プロドラッグは、細胞
傷害性をほとんどまたは全く有しない化合物を毒性産物に活性化する。共に本発
明で用いられ得る、より頻繁に使用されるプロドラッグ分子のうちの2つは、HS
VチミジンキナーゼおよびE.coliシトシンデアミナーゼである。
簡単に説明すると、細胞傷害性をほとんどまたは全く有しない化合物を直接的
または間接的のいずれかで毒性産物に活性化する非常に多様な遺伝子産物を本発
明の範囲内で使用し得る。このような遺伝子産物の代表的な例はHSVTK(単純ヘ
ルペスウイルスチミジンキナーゼ)およびVZVTK(水痘帯状ヘルペスウイルスチ
ミジンキナーゼ)を含み、これは特定のプリンアラビノシドおよび置換されたピ
リミジン化合物を選択的にリン酸化する。リン酸化は、これらの化合物を細胞傷
害性または静細胞的(cytostatic)である代謝産物に変換する。例えば、薬物ガ
ンシクロビル、アシクロビルまたは任意のそれらのいずれかのアナログ(例えば
、FIAU、FIAC、DHPG)のHSVTKを発現する細胞細胞への暴露は、薬物をその対応
する活性ヌクレオチド三リン酸形態へ変換させ得る。
本発明の範囲内で利用し得る他の遺伝子産物は、チオキサンチンを毒性のチオ
キサンチン一リン酸に変換するE.coliグアニンホスホリボシルトランスフェラ
ーゼ(Besnardら,Mol.Cell Biol.7:4139-4141、1987);マイトマイシンリン酸
およびドキソルビシン-リン酸のような不活性リン酸化化合物を毒性の脱リン酸
化化合物に変換するアルカリ性ホスファターゼ;5-フルオロシトシンを毒性の
化合物5-フルオロウラシルに変換する菌類(例えば、Fusarium oxysporumまた
は細菌性シトシンデアミナーゼ(Mullen,PNAS 89:33,1992);パラ-N-ビス(2
-クロロエチル)アミノベンゾイルグルタミン酸からグルタミン酸を切断し、そ
れにより毒性の安息香酸マスタードを作製するカルボキシペプチダーゼG2;およ
びドキソルビシンならびにメルファランのフェノキシアセタビド誘導体を毒性の
化合物に変換するペニシリン-Vアミダーゼ(概して、Vrudhulaら,J.of Med. C
hem.36(7):919-923,1993; Kernら,Canc.Immun.Immunother.31(4):202-20
6,1990を参照のこと)を含む。さらに、霊長類および非霊長類ヘルペスウイルス
の両方を含む、非常に多様なHerpesviridaeのチミジンキナーゼが適切である。
このようなヘルペスウイルスは、単純ヘルペスウイルス1型(McKnightら,Nuc.
Acids Res.8:5949-5964,1980)、単純ヘルペスウイルス2型(SwainおよびGall
oway,J.Virol.46:1045-1050,1983)、水痘帯状ヘルペスウイルス(Davisonお
よびScott,J.Gen.Vrirol.67:1759-1816,1986)、キヌザルヘルペスウイルス
(OtsukaおよびKit,Virology 135:316-330,1984)、ネコ科ヘルペスウイルス1
型(feline herpesvirus type 1)(Nunbergら,H.Virol.63:3240-3249,1989)
、偽狂犬病ウイルス(KitおよびKit,米国特許第4,514,497号,1985)、ウマヘ
ルペスウイルス1型(RoberstonおよびWhalley,Nuc,Acdis Res.16:11303-1131
7,1988)、ウシヘルペスウイルス1型(MittalおよびField,J.Virol.70:2901-
2918,1989)、シチメンチョウヘルペスウイルス(Martinら,J.Virol.63:2847-
2852,1989)、マレク病ウイルス(Scottら,J.Gen.Virol.70:3055-3065,1989
)、ヘルペスウイルスサイミリ(Honessら,J.Gen.Virol.70:3003-3013,1989)
およびエプスタインバールウイルス(Baerら,Nature(London)310:207-311,1
984)を含む。このようなヘルペスウイルスはAmerican Type Culture Collection
(「ATCC」,Rockville,Maryland)のような商業的供給源から容易に得られ得る。
さらに、上記のように、非常に多様な不活性前駆体を活性阻害剤に変換し得る
。例えば、チミジンキナーゼはホスホリレートヌクレオシド(例えば、dT)およ
びガンシクロビル(9-{[2-ヒドロキシ-1-(ヒドロキシメチル)エトキシル
メチル}グアノシン)、ファミシクロビル、ブシクロビル、ペンシクロビル、バ
ルシクロビル、アシクロビル(9-[2-ヒドロキシエトキシ)メチル]グアノシ
ン)、トリフルオロチミジン、1-[2-デオキシ、2-フルオロ、β-D-アラビ
ノフラノシル]-5-ヨードウラシル、アラ-A(アデノシンアラビノシド、ビバ
ラビン)、1-β-D-アラビノフラノシルチミジン、5-エチル-2’-デオキシウ
リジン、5-ヨード-5’-アミノ-2,5’-ジデオキシウリジン、イドキソウリ
ジン(5-ヨード-2’-デオキシウリジン)、AZT(3’アジド−3’チミジン)
、ddC(ジデオキシシチジン)、AIU(5-ヨード-5’アミノ2’,5’-ジデオ
キシウリジン)、およびAraC(シチジンアラビノシド)のようなヌクレオシドア
ナログをリン酸化できる。E.他の核酸分子
本明細書に提供される結合体を用いて、他のタイプの核酸をまた、標的細胞に
送達し得る。このような他の核酸はアンチセンスRNA、アンチセンスDNA、リボザ
イム、三重鎖形成性オリゴヌクレオチド、およびタンパク質に結合するオリゴヌ
クレオチドを含む。核酸はウイルスパッケージング配列のようなRNAトラフィッ
キングシグナルも含み得る(例えば、Sullengerら,(1994)Science 262:1566-1
569を参照のこと)。核酸はまた、嚢胞性線維症に関連する遺伝子のような、欠陥
遺伝子を置き換えるタンパク質をコードするDNA分子も含む(例えば、PCT出願WO
93/03709、米国特許出願第07/745,900号;およびRiordanら(1989)Science 245:1
066-1073を参照のこと)。他のDNA分子は、腫瘍壊死因子、細胞を抗ガン因子に対
して感受性とするウイルス抗原および他のタンパク質のような腫瘍特異的細胞傷
害性分子をコードし得る。
本明細書に記載のように使用される核酸およびオリゴヌクレオチドは、当業者
に公知の任意の方法によって合成し得る(例えば、WO93/01286、米国出願第07/72
3,454号;米国特許第5,218,088号;米国特許第5,175,269号;米国特許第5,109,1
24号を参照のこと)。遺伝子治療のためのアンチセンス剤および標的化送達用の
遺伝子をコードするDNAとして使用するためのオリゴヌクレオチドおよびリボザ
イムの同定は当業者に周知の方法を包含する。例えば、このようなオリゴヌクレ
オチドの所望される特性、長さおよび他の特徴は周知である。アンチセンスオリ
ゴヌクレオチドは、典型的には、内因性核酸分解酵素による分解に耐性であるよ
うに設計され、限定されるものではないが、ホスホロチオエート、メチルホスホ
ネート、スルホン、スルフェート、ケチル、ホスホロジチオエート、ホスホロア
ミデート、ホスフェートエステルおよび他のこのような結合を含む(例えば、Ag
rwalら,Tetrahedron Lett.28:3529-3452(1987); Millerら,J.Am.Chem.Soc
.93:6657-6665(1971); Stecら,Tetrahedron Lett.26:2191-2194(1984); Mood
yら,Nucl.Acids Res.12:4769-4782(1989); Uznanskiら,Nucl.Acids Res.(
1989); Letsingerら,Tetrahedron 40:137-143(1984); Ecstein,Annu.Rev.Bi
ochem.54:367-402(1985); Ecstein,Trends Biol.Sci.14:97-100(1989); Ste
in : Oilgodeoxynucleotides.Antisense Inhibitors of Gene Expressi
on,Cohen編,Macmillan Press,London,97-117頁(1989); Jagerら,Biochemis
try 27:7237-7246(1988)を参照のこと)。
アンチセンスヌクレオチドは、mRNAまたはDNAのような核酸に配列特異的な様
式で結合するオリゴヌクレオチドである。相補的配列を有するmRNAに結合する場
合、アンチセンスはmRNAの翻訳を妨げる(例えば、Altamらの米国特許第5,168,0
53号;Inouyeの米国特許第5,190,931号;Burchの米国特許第5,135,917号、Smith
およびCluselらの米国特許第5,087,617号(1993)Nucl.Acids Res.21:3405-3411
(ダンベルアンチセンスオリゴヌクレオチドを記載する)を参照のこと)。三重
鎖分子とは共直鎖状三重鎖分子を形成する二重鎖DNAに結合し、それにより転写
を妨げる一本鎖DNAをいう(例えば、Hoganらの米国特許第5,176,996号(二重鎖D
NA上の標的部位に結合する合成オリゴヌクレオチドを作成するための方法を記載
する)を参照のこと)。
特に有用なアンチセンスヌクレオチドおよび三重鎖分子は、bFGF、int-2、hst
-1/K-FGF、FGF-5、hst-2/FGF-6、FGF-8のような、オンコジーンをコードするDNA
またはmRNAのセンスストランドに相補的なまたはそれに結合する分子である。他
の有用なアンチセンスオリゴヌクレオチドは、IL-8に特異的なもの(乾癬の処置
のためにbFGFに連結され得る)これは、(例えば、米国特許第5,241,049号;お
よびPCT出願WO 89/004836;WO 90/06321;WO 89/10962;WO 90/00563;およびWO 91
/08483を参照のこと)、非筋肉ミオシン重鎖および/またはc-mybに特異的なア
ンチセンスオリゴヌクレオチド(例えば、Simonsら(1992)Cir.Res.70:835-843
;PCT出願WO 93/01286、米国出願第07/723,454号;LeClercら(1991)J.Am.Col
..Cardiol.17(2補遺A);105A;Ebbeckeら,(1992)Basic Res.Cardiol.87:585
-591を参照のこと)(これは、血管形成術後などの平滑筋細胞増殖を阻止し、そ
れにより再狭窄を防止するか、または形質転換細胞もしくは感染細胞におけるウ
イルス遺伝子発現を阻害するために、FGFによって標的化され得る)を含む。
リボザイムは、mRNAのようなRNA基質を特異的に切断し、それゆえ細胞の増殖
または発現を阻害するかまたは妨害する、RNA分子である。RNA鎖の切断および/
または連結に関与することが公知の少なくとも5つのクラスのリボザイムが存在
する。リボザイムはいずれのRNA転写物にも標的化され得、このような転写物を
触媒的に切断し得る(例えば、米国特許第5,272,262号;米国特許第5,144,019号
;ならびにCechの米国特許第5,168,053号、第5,180,818号、第5,116,742号およ
び第5,093,246号(リボザイムおよびその生産方法を記載した)を参照のこと)
。いずれのこのようなリボザイムも、レセプターがインターナライズされた結合
性リガンドに対するレセプターを有する細胞への送達のために増殖因子に連結さ
れ得る。
リボザイムは、核への導入に際して、リボザイムが直接的に転写されるように
、真核生物ウイルスプロモーターのような真核生物プロモーターに連結したリボ
ザイムをコードするDNAによって標的細胞に送達され得る。このような場合、構
築物はまた、一般にリガンドの一部としてあるいはリガンドと核酸結合性ドメイ
ンとの間のリンカーの一部としての、核酸移行配列も含む。
用途が意図される治療生成物をコードするDNAは、嚢胞性線維症に関連する欠
陥遺伝子(CFTR)のような欠陥遺伝子の正しいコピー(例えば、国際特許出願WO
93/03709、米国特許出願第07/745,900号;およびRiordanら(1989)Science 245
:1066-1073を参照のこと)、および腫瘍壊死因子のような抗ガン因子をコードす
るDNAを含む。結合体は、好ましくは、NTSを含む。リガンドおよび核酸結合性ド
メシンが細胞質で切断されるように結合体が設計されるならば、NTSはDNAに結合
したままでいる結合体またはリンカーの一部に含まれるべきである。核移行配列
(NTS)は異種配列であり得るか、あるいは選択された増殖因子から誘導され得
る。F.細胞死滅因子コード物質を含有する構築物
リボソーム不活化タンパク質のような細胞死滅分子の場合、実際、細胞死滅を
行うためには非常に少ない分子が発現される必要があり得る。細胞に導入される
単一分子のジフテリアトキソイドは細胞を殺すのに十分であった。他の細胞死滅
因子またはプロドラッグに関しては、効果的な遺伝子治療のための遺伝子産物の
十分な量または濃度を達成するために、構築物の増殖または安定な維持が必要が
ある。複製する安定な真核生物プラスミドの例は科学文献に見い出し得る。
一般に、構築物はまた、転写および翻訳に必要なエレメントも含むであろう。
細胞死滅因子コード物質がDNAであれば、それはプロモーターを含有しなければ
ならない。プロモーターの選択は、形質転換すべき細胞タイプおよび所望の制御
の程度またはタイプに依存する。プロモーターは、いずれの細胞タイプにおいて
も構成的もしくは活性、組織特異的、細胞特異的、事象特異的、時間的特異的ま
たは誘導性であり得る。細胞型特異的プロモーターおよび事象型特異的プロモー
ターが好ましい。構成的または非特異的プロモーターの例として、SV40初期プロ
モーター(米国特許第5,118,627号)、SV40後期プロモーター(米国特許第5,118
,627号)、CMV初期遺伝子プロモーター(米国特許第5,168,062号)およびアデノ
ウイルスプロモーターが挙げられる。ウイルスプロモーターに加えて、細胞プロ
モーターも本発明の範囲内で利用できる。特に、いわゆるハウスキーピング遺伝
子のための細胞プロモーターは有用である。ウイルスプロモーターは、一般に細
胞プロモーターよりも強力であるので、ウイルスプロモーターが好ましい。
組織特異的プロモーターは、特定の組織タイプを、形質転換のために標的化す
べきである場合は特に有用である。このクラスのプロモーターの1つを使用する
ことによって、さらなるわずかの特異性が達成できる。例えば、処置すべき適応
症が眼科学的である場合(例えば、二次レンズ濁り)、α-クリスタリンプロモ
ーターまたはγ-クリスタリンプロモーターいずれかが好ましい。腫瘍が遺伝子
送達の標的である場合、特異的腫瘍マーカーのための細胞プロモーターまたは腫
瘍細胞でより活性なプロモーターが選択されるべきである。それゆえ、前立腺腫
瘍を処置するためには、前立腺特異的抗原プロモーターが特に有用である。同様
に、チロシナーゼプロモーターまたはチロシナーゼ関連タンパク質プロモーター
はメラノーマ処置のための好ましいプロモーターである。脈管形成性である疾患
または脈管形成によって進行する疾患の治療には、VEGFレセプタープロモーター
が好ましい。VEGFレセプターは発達中の毛細血管で発現される。乳癌の処置では
、熱ショックタンパク質27由来のプロモーターが好ましく;結腸または肺癌の処
置では、癌胎児性抗原由来のプロモーターが、好ましく;再狭窄、または平滑筋
細胞に関連する他の疾患の処置では、α-アクチンまたはミオシン重鎖由来のプ
ロモーターが好ましい。Bリンパ球では、免疫グロブリン可変領域遺伝子プロモ
ーター;Tリンパ球では、TCRレセプター可変領域プロモーター;ヘルパーTリ
ン
パ球では、CD4プロモーター;肝臓では、アルブミンまたはα−フェトプロテイ
ンプロモーターが、組織特異的プロモーターの若干のさらなる例である。他の多
くの組織特異的プロモーターの例は、当業者にとって容易に入手可能である。c-
mycおよびサイクリンDのようなこれらのプロモーターのいくつかは一時的に調
節される。
誘導性プロモーターも使用され得る。これらのプロモーターは、デキサメタゾ
ンによって誘導されるMMTV LTR(PCT出願WO91/13160)、重金属によつて誘導さ
れるメタロチオネイン、およびcAMPによって誘導されるcAMP応答エレメントを有
するプロモーターを含む。誘導性プロモーターを使用することによって、核酸を
細胞に送達し得、インデューサーの添加まで休止したままである。このことは、
治療遺伝子の生産のタイミングに対するさらなる制御を可能とする。
事象型特異的プロモーターは、腫瘍形成またはウイルス感染のような、事象の
発生に際してのみ、活性となるか、あるいはアップレギュレートされる。HIV LT
Rは、事象特異的プロモーターの周知の例である。プロモーターはtat遺伝子産物
が存在しない限り不活性であり、ウイルス感染の際に起こる。別のプロモーター
はc-mycである。
さらに、特定の細胞遺伝子で共働的に調節されるプロモーターを使用し得る。
例えば、特定のFGFレセプター遺伝子が発現される場合に共働的に発現される遺
伝子のプロモーターを使用し得る。次いで、FGRF1のようなFGFレセプターが発現
される場合、核酸は転写され、FGFR2が発現される場合は、転写されない。この
タイプのプロモーターは、特定の組織におけるFGFレセプター発現のパターンが
知られている場合に特に有用であり、従って、その組織内の特異的細胞は、周囲
の組織に影響することなく、細胞傷害性因子遺伝子の転写に際して死滅され得る
。
ドメインが配列特異的様式で結合すれば、構築物は核酸結合性ドメインに結合
する配列を含有しなければならない。下記のように、標的核酸配列は細胞死滅因
子のコード領域内に含まれ得、その場合、さらなる配列が取り込まれる必要はな
い。さらに、標的配列の多数コピーを有することが所望され得る。標的配列がコ
ード配列である場合、さらなるコピーを細胞死滅因子コード物質の非コード領域
に位置させなければならない。核酸結合性ドメインの標的配列は典型的かつ一般
的に公知である。公知でなくても、標的配列は容易に決定され得る。標的配列を
確立するための技術は一般に利用可能である(例えば、PCT出願WO92/05285およ
び来国出願第586,769号を参照のこと)。G.他のエレメント 1.核移行シグナル
本明細書で用いられる「核移行または標的化配列」(NST)とは、タンパク質
の細胞核への移行に必要なタンパク質におけるアミノ酸の配列である。NTSの例
は下記の表2に記載されている。既知のNTSとの比較、および必要であれば候補
配列のテストは、当業者が、NTSとして機能する他のアミノ酸配列を容易に同定
することを可能にすべきである。異種NTSとは、野生型のペプチド、ポリペプチ
ドまたはタンパク質中に存在するNTSとは異なるNTSをいう。例えば、NTSは別の
ポリペプチドから誘導し得、それを合成し得、あるいはそれを同一ポリペプチド
における別の領域から誘導し得る。
核酸を核に送達するためには、結合体はNTSを含むべきである。レセプター結
合インターナライズ化リガンドおよび連結した核酸結合性ドメインが細胞質で切
断されるか、または解離されるように結合体を設計するならば、NTSは核酸に結
合したままである複合体の一部に含まれるべきであり、それにより、インターナ
ライゼーションに際して、結合体は核に輸送される。それゆえ、NTSは好ましく
は核酸結合性ドメインに含まれるが、さらに、リガンドに含まれ得る。細胞死滅
因子コード物質がDNAであれば、NTSが好ましい。細胞死滅因子コード物質がmRNA
であれば、NTSを省略し得る。核移行配列(NTS)は異種配列であり得るか、ある
いは選択された増殖因子から誘導され得る。ペプチドのFGFファミリーの全ての
現在同定されているメンバーはNTSを含有する(例えば、国際出願WO91/15229お
よび表2を参照のこと)。代表的なコンセンサスNTS配列は、アミノ末端プロリ
ンまたはグリシン、続く7〜9アミノ酸のアレイ(array)中の少なくとも3つ
の塩基性残基を含有する(例えば、Dangら,J.Biol.Chem.264:18019-18023,1
989; Dangら,Mol.Cell.Biol.8:4049-4058,1988および表2を参照のこと)
。2.細胞質移行シグナル
細胞質移行シグナル配列は、小胞体のルーメンにおけるタンパク質の保持を引
き起こし、そして/またはサイトゾルへタンパク質を転位させるタンパク質中の
アミノ酸配列である。哺乳動物細胞におけるシグナル配列はKDEL(Lys-Asp-Glu-
Leu)(配列番号42)(MunroおよびPelham,Cell 48:899-907,1987)である。こ
の配列のいくらかの修飾が活性の喪失を伴うことなくなされている。例えば、配
列RDEL(Arg-Asp-Glu-Leu)(配列番号43)およびKEEL(Lys-Glu-Glu-Leu)(配列
番号44)は植物において、各々、効率的または部分的保持を付与する(Denecke
ら,Embo.J.11:2345-2355,1992)。
細胞質移行シグナル配列は、レセプターインターナライズ化結合リガンドまた
は核酸結合ドメイン部分のいずれかあるいは両方に含まれ得る。切断可能なリン
カーを用いて、リガンドを核酸結合ドメインと連結させる場合、細胞質移行シグ
ナルは好ましくは細胞死滅因子コード物質に結合したままである核酸結合ドメイ
ンに含まれる。さらに、細胞質移行シグナル配列は、それがレセプター結合に干
渉しない限りは、レセプターインターナライズ化結合リガンドに含ませることが
できる。同様に、核酸結合ドメインに位置されるシグナル配列は細胞死滅因子コ
ード物質への結合に干渉しないべきである。3.エンドソーム破壊ペプチド
さらに、または代替的に、膜−破壊ペプチドは複合体に取り込まれ得る。例え
ば、アデノウイルスはエンドソームの破壊を増強することか知られている。イン
フルエンザウイルス赤血球凝集素HA-2のようなウイルス非含有ウイルスタンパク
質もエンドソームを破壊し、本発明で有用である。他のタンパク質を本明細書中
に記載するアッセイでテストして、遺伝子送達を増強する特異的エンドソーム破
壊剤を見出し得る。一般に、これらのタンパク質およびペプチドは両親媒性であ
る(Wagnerら,Adv.Drug.Del.Rev.14:113-135,1994)。
エンドソーム破壊ペプチド(時々は融合誘導ペプチドと呼ばれる)は、レセプ
ターインターナライズ化結合リガンド、核酸結合ドメイン、および細胞死滅因子
コード物質の複合体に取り込まれ得る。インフルエンザウイルスに由来する2つ
のこのようなペプチドはGLFEAIEGFIENGWEGMIDGGGC(配列番号45)およびGLFEAIE
GFIENGWEGMIDGWYGC(配列番号46)である。エンドソームを破壊するのに有用な
他のペプチドは、一般的な特徴によって同定され得る:25-30残基の長さ、両親
媒性αヘリックス由来の低pH(例えば、pH5)における疎水性ドメインおよび酸
性ドメインの代替パターンを含む。候補エンドソーム破壊ペプチドは、それを複
合体に取り込ませ、それが標的遺伝子を発現する細胞の全数を増大させるかどう
かを決定することによってテストされる。そのペプチドを、過剰の負の電荷を有
する複合体に添加する。例えば、DNA構築物は、そのDNAの負の電荷の部分のみが
中和されるように、FGF−ポリ-L-リジン化学結合体と複合体化される。ポリ-L-
リジンを添加して、さらにそのDNAに結合させ、次いで、融合誘導ペプチドを添
加する。DNA、ポリ-L-リジン、および融合誘導ペプチドの任意の比率は、遺伝子
発現および細胞生存率のようなアッセイを用いて決定される。
あるいは、融合誘導ペプチドは、リガンドまたは核酸結合ドメインのいずれか
あるいは両方との融合タンパク質として複合体に取り込まれ得る。エンドソーム
破壊ペプチドはリガンドのN末端またはC末端において単一または複数コピーと
して存在し得る。エンドソーム破壊ペプチド、核酸結合ドメイン、およびレセプ
ターインターナライズ化結合リガンドの単一の融合タンパク質が、構築および発
現され得る。構築物への挿入のために、エンドソーム破壊ペプチドをコードする
DNAが、オーバーラップするオリゴヌクレオチドを使用しかつクローニングを容
易にするために制限部位を5’末端および3’末端に取り込ませるPCRによって
合成され得る。その配列は配列解析によって確認され得る。4.リンカー
本明細書で用いる「リンカー」は、レセプター結合インターナライズ化リガン
ドまたはそのフラグメントと核酸結合ドメインとを連結する伸展部である。ある
例では、リンカーは、核酸にリガンドを直接結合させるのに用いられる。本明細
書中に提供されるリガンドは、結合体に対して特異性、増大された細胞内利用性
、血清安定性、および/または溶解性を付与し、そして核酸の凝縮を促進するよ
うに働き得る。
本明細書中に提供されるリンカーは、例えば、所定のプロテアーゼ、特に所定
の細胞下区画にのみ存在するか、または正常細胞よりもむしろ腫瘍細胞において
高レベルで存在するプロテアーゼに対する特異性を付与することによって、特異
性および血清安定性を細胞傷害性結合体に付与する。細胞内区画に存在するが、
血液には存在しないプロテアーゼに対する特異性が特に好ましい。リンカーはま
た、結合体を特定の細胞内座位または区画に指向するソーティングシグナルを含
み得る。さらに、リンカーは、結合体の成分の距離を離すことによって、成長因
子と他のタンパク質または連結された核酸との間の立体障害を低下させ得る。リ
ンカーはまた、核酸を凝縮させ得る。この目的のために、リンカーはまた、高度
に塩基性のアミノ酸(例えば、Lys、Arg)を含み得、ポリ-L-リジンによってで
もよい。
血清安定性、溶解性、および/または細胞内濃度を増加させるか、あるいは標
的因子を凝縮させるために、1つ以上のリンカーがレセプター結合インターナラ
イズ化リガンドと核酸結合ドメインとの間に挿入される。これらのリンカーとし
ては、細胞内プロテアーゼ基質のようなペプチドリンカー、および酸不安定リン
カー、リボザイム基質リンカーなどのような化学リンカーが挙げられる。ペプチ
ドリンカーは後述するようにヘテロ二官能性試薬を用いて挿入されてもよいし、
あるいは好ましくは、リガンドをコードするDNAを核酸結合ドメインをコードす
るDNAに連結させることによって、FGF、ヘパリン−結合成長因子を含む他の成長
因子、またはサイトカインに連結される。
化学リンカーは、そのリンカーをFGF、他の成長因子タンパク質、またはサイ
トカインおよび核酸結合ドメインに共有結合させることによって挿入され得る。
リンカーは、N末端またはC末端あるいは内部の残基を介して結合され得る。後
述するヘテロ二官能性薬剤は、このような共有結合を達成するために用いられ得
る。a.プロテアーゼ基質
プロテアーゼ特異的基質をコードするペプチドは、リガンドと核酸結合ドメイ
ンとの間に導入され得る。このペプチドは、後述するようにヘテロ二官能性試薬
を用いて挿入されてもよいし、あるいは好ましくは、組換え手段および得られる
キメラの発現によって挿入されてもよい。
その基質が細胞内区画で切断される限り、いかなるプロテアーゼ特異的基質(
例えば、O'Hareら,FEBS 273:200-204,1990; Forsbergら,J.Protein Chem.1
0:517-526,1991; Wesbyら,Bioconjugate Chem.3:375-381,1992)もリンカー
として導入され得る。好ましい基質としては、腫瘍細胞においてより高いレベル
で発現されるか、エンドソームで優先的に発現されるか、または血液に存在しな
いプロテアーゼに対して特異的な基質が挙げられる。以下の基質は、本明細書中
の方法と一致して使用されることが意図される基質に含まれる:カテプシンB基
質、カテプシンD基質、トリプシン基質、トロンビン基質、および組換えズブチ
リシン基質。b.可撓性リンカーおよび結合体の溶解性を増加させるリンカー
立体障害を低下させる可撓性リンカー、および結合体の溶解性を増大させるリ
ンカーは、単独またはプロテアーゼ特異的基質リンカーのような他のリンカーと
共に使用することが意図される。典型的には、これらのリンカーは、小アミノ酸
(すなわち、小側鎖)と非荷電極性側鎖との単純なポリマーである。これらのア
ミノ酸(Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Gln)は、水により可溶性である。こ
れらのアミノ酸のうち、GlyおよびSerが好ましい。このようなリンカーとしては
:
a.Gly4Ser配列番号:47
b.(Gly4Ser)2配列番号:48
c.(Ser4Gly)4配列番号:49
d.(Ser4Gly)2配列番号:50
e.(AlaAlaProAla)n、ここでnは1〜4、好ましくは2である(配列番号:5
1参照)
のような(Gly4Ser)n、(Ser4Gly)n、および(AlaAlaProAla)n(ここでnは1〜6
、好ましくは1〜4である)が挙げられるが、これらに限定されない。c.ヘテロ二官能性架橋試薬
アミノ基とチオール基との間に共有結合を形成しチオール基をタンパク質に導
入するために用いられる、多数のヘテロ二官能性架橋剤が当業者に公知である(
例えば、このような試薬の調製および使用を記載し、そしてこのような試薬の商
業的供給源を提供するPIERCE CATALOG,Immuno Technology Catalog & Handbook
,1992-1993を参照のこと;さらに、例えば、Cumberら,Bioconjugate Chem.3:
397-401,1992; Thorpeら,Cancer Res.47:5924-5931,1987; Gordonら,Proc
.Natl.Acd.Sci.84:308-312,1987;Waldenら,J.Mol.Cell Immunol.2;191
-197,1986; Carlssonら,Biochem.J.173:723-737,1978; Mahanら,Anal.Bi
ochem.162:163-170,1987; Wawryznazakら,Br.J.Cancer 66:361-366,1992;
Fattomら,Infection & Immun.60:584-589,1992を参照のこと)。これらの試
薬は、プロテアーゼ基質ペプチドリンカーを有するレセプター結合インターナラ
イズ化リガンドと核酸結合ドメインとの間に共有結合を形成するために用いら
れ得る。これらの試薬としては、N−スクシンイミジル−3−(2−ピリジルジ
チオ)プロピオネート(SPDP:ジスルフィドリンカー);スルホスクシンイミジ
ル6−[3−(2−ピリジルジチオ)プロピオンアミド]ヘキサノエート(スル
ホ−LC−SPDP):スクシンイミジルオキシカルボニル−α−メチルベンジルチオ
スルフェート(SMBT、障害(hindered)ジスルフィドリンカー);スクシンイミ
ジル6−[3−(2−ピリジルジチオ)プロピオンアミド]ヘキサノエート(LC
-SPDP);スルホスクシンイミジル4−(N−マレイミドメチル)シクロヘキサ
ン−1−カルボキシレート(スルホ−SMCC);スクシンイミジル3−(2−ピリ
ジルジチオ)ブチレート(SPDB:障害ジスルフィド結合リンカー);スルホスク
シンイミジル2−(7−アジド−4−メチルクマリン−3−アセトアミド)エチ
ル−1,3’−ジチオプロピオネート(SAED):スルホスクシンイミジル7−ア
ジド−4−メチルクマリン−3−アセテート(SAMCA);スルホスクシンイミジ
ル6−[α−メチル−α−(2−ピリジルジチオ)トルアミド]ヘキサノエート
(スルホ−LC−SMPT);1,4−ジ−[3’−(2’−ピリジルジチオ)プロピ
オンアミド]ブタン(DPDPB);4−スクシンイミジルオキシカルボニル−メチ
ル−(2−ピリジルチオ)トルエン(SMPT、障害ジスルフェートリンカー):ス
ルホスクシンイミジル6[−メチル−(2−ピリジルジチオ)トルアミド]ヘキ
サノエート(スルホ−LC−SMPT):m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシ
スクシンイミドエステル(MBS):m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシ
スルホスクシンイミドエステル(スルホ−MBS);N−スクシンイミジル(4−
ヨードアセチル)アミノベンゾエート(SIAB:チオエーテルリンカー);スルホ
スクシンイミジル(4−ヨードアセチル)アミノベンゾエート(スルホ−SIAB)
:スクシンイミジル4(p−マレイミドフェニル)ブチレート(SMPB);スルホ
スクシンイミジル4−(p−マレイミドフェニル)ブチレート(スルホ−SMPB)
:アジドベンゾイルヒドラジド(ABH)が挙げられるが、これらに限定されない
。
これらのリンカーは、ペプチドリンカー(例えば、可撓性を増加させるリンカ
ー)と組み合わせて使用される場合に、特に有用であるはずである。d.酸分解性リンカー、光分解性リンカー、および熱感受性リンカー
酸分解性リンカーとしては、ビスマレイミドエトキシプロパン、アジピン酸ジ
ヒドラジンリンカー(例えば、Fattomら、Infection & Immun.60:584-589,1992
を参照のこと)および細胞内トランスフェリンサイクリング経路への進入を可能
にするのに十分なトランスフェリンの部分を含有する酸不安定トランスフェリン
結合体(例えば、Welhoerら,J.Biol.Chem.266:4309-4314,1991参照)が挙げら
れるが、これらに限定されない。酸分解性リンカーを介して連結した結合体は、
エンドソームのような酸性細胞内区画で優先的に切断されるはずである。
光分解性リンカーは、光への曝露において切断されるリンカー(例えば、Goldm
acherら,Bioconj.Chem.3:104-107,1992を参照のこと)であり、それにより光
への曝露において標的化薬剤を放出する。(Hazumら、Proc.Eur.Pept.Symp.,
16th,Brunfeldt,K(Ed),105-110頁,1981; システインに対する光分解性保護
基としてのニトロベンジル基;Yenら,Makromol.Chem.190:69-92,1989;ヒド
ロキシプロピルメタクリルアミドコポリマー、グリジンコポリマー、フルオレセイ
ンコポリマーおよびメチルローダミンコポリマーを含む水溶性光分解性コポリマ
ー;ならびにSenterら,Photochem.Photobiol.42:231-237,1985; 光分解性結
合を生じるニトロベンジルオキシカルボニルクロリド架橋試薬)。このようなリ
ンカーは、皮膚または眼の状態および他の組織(例えば、再狭窄の予防または処
置における血管形成術の間の血管)を処置するのに特に有用であり、これらはフ
ァイバーオプティックスを用いて光に曝露され得る。結合体の投与の後、目また
は皮膚あるいは他の身体部分は光に曝露されて、結合体からの標的化部分の放出
を生じ得る。これは、インターナライゼーションにおいて細胞傷害性因子を放出
する結合体と比較して、このような結合体のより高い投与量の投与を可能にする
はずである。熱感受性リンカーもまた、同様の適用性を有する。H.レセプター結合インターナライズ化リガンドおよび核酸結合ドメインの発現 用の発現ベクターおよび宿主細胞
宿主生物としては、細菌(例えば、E.coli)、酵母(例えば、Saccharomyces
cerevisiaeおよびPichia pastoris)、哺乳動物細胞、および昆虫細胞のような
、
異種タンパク質の組換え産生が行われている生物が挙げられる。現在好ましい宿
主生物はE.coli細菌株である。
所望のタンパク質をコードするDNA構築物が、適切な宿主における発現のため
のプラスミドに導入される。好ましい実施態様において、宿主は細菌宿主である
。リガンドまたは核酸結合ドメインをコードする配列は、好ましくは、特別の宿
主における発現のためにコドンが最適化される。従って、例えば、ヒトFGF-2が
細菌で発現される場合、コドンは細菌使用のために最適化される。小さなコード
領域については、遺伝子は単一のオリゴヌクレオチドとして合成され得る。より
大きなタンパク質については、複数オリゴヌクレオチドのスプライシング、変異
誘発、または当業者に公知の他の技術が用いられ得る。例えば、細菌−コドンの
好ましいFGF-SAP融合の配列を配列番号80に示す。プロモーターおよびオペレー
ターのような、調節領域であるプラスミドにおけるヌクレオチドの配列は、転写
のために作動可能に相互に連結される。成長因子または成長因子−キメラをコー
ドするヌクレオチドの配列はまた、分泌シグナルをコードするDNAを含み、それ
によって得られるペプチドは前駆体タンパク質である。生じるプロセッシングさ
れたタンパク質は、ペリプラズム腔または発酵培地から回収され得る。
好ましい実施態様において、DNAプラスミドはまた、転写ターミネーター配列
を含む。本明細書中で用いる「転写ターミネーター領域」は、(a)転写物にお
けるポリアデニル化シグナルおよびポリアデニル化部位をコードするサブセグメ
ント、および/または(b)選択されたプロモーターを認識するポリメラーゼに
よる転写を終結する転写終結シグナルを提供するサブセグメントを有する。完全
な転写ターミネーターは、タンパク質コード遺伝子から入手され得、これは、挿
入された遺伝子またはプロモーターの供給源と同一でもよいし、異なっていても
よい。転写ターミネーターは本明細書中における発現系の任意成分であるが、好
ましい実施態様において使用される。
本明細書中で使用されるプラスミドは、目的のタンパク質またはポリペプチド
をコードするDNAと作動可能に連結したプロモーターを含み、そしてこれは細菌
宿主におけるタンパク質の発現のために設計される。緊密に調節可能なプロモー
ターがサポリンの発現に好ましいことが見出されている。本明細書中のタンパク
質およびポリペプチドの発現に適するプロモーターは広範に入手可能であり、当
該分野で周知である。調節領域に連結されている誘導性プロモーターまたは構成
的プロモーターが好ましい。このようなプロモーターとしては、T7ファージプロ
モーターおよび他のT7様ファージプロモーター(例えば、T3、T5およびSP6プロ
モーター)、E.coli由来の、trp、lpp、およびlacUV5のようなlacプロモーター
;バキュロウイルス/昆虫細胞発現系のP10またはポリヘドロン遺伝子プロモー
ター(例えば、米国特許第5,243,041号、第5,242,687号、第5,266,317号、第4,7
45,051号、および第5,169,784号)および他の真核生物発現系由来の誘導性プロ
モーターが挙げられるが、これらに限定されない。タンパク質の発現のために、
このようなプロモーターは、lacオペロンのような制御領域と作動可能に連結さ
れて、プラスミドに挿入される。
好ましいプロモーター領域は、E.coliで誘導性でありかつ機能的であるプロモ
ーター領域である。適切な誘導性プロモーターおよびプロモーター領域の例とし
ては、イソプロピルβ−D−チオガラクトピラノシドに応答性であるE.coli lac
オペレーター(IPTG;Nakamuraら,Cell 18:1109-1117,1979を参照のこと); 重
金属(例えば、亜鉛)誘導に応答性であるメタロチオネインプロモーター金属−調
節−エレメント(例えば、Evansらの米国特許第4,870,009号を参照のこと);IP
TGに応答性であるファージT7lacプロモーター(例えば、米国特許第4,952,496号
;およびStudierら,Meth.Enzymol.185:60-89,1990)、およびTACプロモータ
ーが挙げられるが、これらに限定されない。
プラスミドはまた、好ましくは、宿主中で機能的な選択マーカー遺伝子(単数
または複数)を含む。選択マーカー遺伝子としては、大多数の非形質転換細胞の
中から形質転換細菌細胞を同定し、選択的に増殖させることを可能にする表現型
を細菌に付与する任意の遺伝子が挙げられる。細菌宿主用の適切な選択マーカー
遺伝子としては、例えば、アンピシリン耐性遺伝子(Ampr)、テトラサイクリン
耐性遺伝子(Tcr)、およびカナマイシン耐性遺伝子(Kanr)が挙げられる。カ
ナマイシン耐性遺伝子が現在好ましい。
プラスミドはまた、作動可能に連結したタンパク質の分泌のためのシグナルを
コードするDNAを含む。使用に適した分泌シグナルは広範に入手可能であり、当
該分野で周知である。E.coliにおいて機能的な原核生物および真核生物の分泌シ
グナルが使用され得る。現在好ましい分泌シグナルとしては、以下のE.coli遺伝
子によってコードされる:ompA、ompT、ompF、ompCによってコードされる分泌シ
グナル、β−ラクタマーゼ、およびアルカリホスファターゼなど(von Heijne,J
.Mol.Biol.184:99-105,1985)が挙げられるが、これらに限定されない。さら
に、細菌のpelB遺伝子分泌シグナル(Leiら,J.Bacteriol.169:4379,1987)、p
hoA分泌シグナル、および昆虫細胞で機能的なcek2が使用され得る。最も好まし
い分泌シグナルはE.coli ompA分泌シグナルである。当業者に公知な他の原核生
物および真核生物の分泌シグナルもまた使用され得る(例えば、von Heijne,J.
Mol.Biol.184:99-105,1985を参照のこと)。本明細書中に記載する方法を用い
て、当業者は、酵母細胞、昆虫細胞、または哺乳動物細胞のいずれかで機能的で
ある分泌シグナルを置換して、それらの細胞からタンパク質を分泌させ得る。
E.coli細胞の形質転換に特に好ましいプラスミドとしては、pET発現ベクター
(米国特許第4,952,496号を参照のこと;Novagen,Madison,WI から入手可能;
さらに、この系を記載するNovagenによって発行された文献を参照のこと)が挙
げられる。このようなプラスミドとしては、T7lacプロモーター、T7ターミネー
ター、誘導性E.coli lacオペレーター、およびlacリプレッサー遺伝子を含むpET
11a;T7プロモーター、T7ターミネーター、およびE.coli ompT分泌シグナルを
含むpET 12a-c;およびHisカラムでの精製で使用するためのHis-TagTMリーダー
配列およびこのカラム上での精製に続く切断を可能にするトロンビン切断部位、
T7-lacプロモーター領域、およびT7ターミネーターを含むpET 15b(Novagen,Mad
ison,WI)を含む。
他の好ましいプラスミドとしては、pKKプラスミド、特にpKK233-3が挙げられ
、これはtacプロモーターを含有する(Pharmaciaから入手可能;さらに、Brosiu
sら、Proc.Natl.Acad.Sci.81:6929,1984; Ausubelら、Current Protocols
in Molecular Biology; 米国特許第5,122,463号、第5,173,403号、第5,187,153
号、第5,204,254号、第5,212,058号、第5,212,286号、第5,215,907号、第2,220,
013号、第5,233,483号および第5,229,279号を参照のこと)。プラスミドpKKは、
EcoRIでの消化による、EcoRI粘着末端を有するカナマイシン耐性カセットでのア
ンピシ
リン耐性マーカー遺伝子の置換によって修飾されている(Pharmaciaより購入;p
UC4Kから入手した、例えば、Vieiraら(Gene 19:259-268,1982;および米国特許
第4,719,179号を参照のこと)。pBlueBac(pJVETLとも呼ばれる、およびその誘導
体)、特にpBlueBac III(例えば、米国特許第5,278,050号、第5,244,805号、第5
,243,041号、第5,242,687号、第5,266,317号、第4,745,051号、および第5,169,7
84号を参照のこと;Invitrogen,San Diegoから入手可能)のようなバキュロウイ
ルスベクターもまた、昆虫細胞におけるポリペプチドの発現に使用され得る。pB
lueBacIIIベクターは、デュアルプロモーターベクターであり、そしてこのプラ
スミドは昆虫認識可能ETLプロモーターの制御下にあるβ−ガラクトシダーゼ遺
伝子(lacZ)を含有し、IPTGで誘導可能であるので、青色/白色スクリーニングに
よる組換え体の選択を提供する。DNA構築物は、バキュロウイルスベクターpBlue
Bac III中に作成され得、次いで、野生型ウイルスと共に昆虫細胞Spodopterafru
giperdaに同時トランスフェクトされ得る(sf9細胞、例えば、Luckowら,Bio/te
chnology 6:47-55,1988および米国特許第4,745,051号を参照のこと)。
他のプラスミドとしては、pIN-IIIompA2のようなpIN-IIIompAプラスミド(例え
ば、米国特許第4,573,013号を参照のこと;さらに、Duffaudら,Meth.Enz.153
:492-507,1987を参照のこと)が挙げられる。pIN-IIIompAプラスミドは、E.coli
のリポタンパク質遺伝子に由来する4つの機能的フラグメントと転写のリーディ
ングフレームに連結された異種DNAのための挿入部位を含む。このプラスミドは
また、E.coliのompAタンパク質のシグナルペプチドをコードするDNAフラグメン
トを含み、これは、所望のポリペプチドがそのアミノ末端におけるompAシグナル
ペプチドを有して発現され、それにより細胞質膜を横切る有効な分泌が可能にな
るように位置させる。このプラスミドは、さらに、所望のポリペプチドの転写発
現に対して正しい向きに位置される、E.coli lacプロモーター−オペレーターの
特異的セグメントをコードするDNA、ならびにlacオペロンインデューサーの非存
在下でlacプロモーター−オペレーターと相互作用してそれからの転写を防止す
る関連リプレッサー分子をコードする別の機能的E.coli lacI遺伝子を含む。所
望のポリペプチドの発現は、リポタンパク質(lpp)プロモーターおよびlacプロ
モーター−オペレーターの制御下にあるが、いずれかのプロモーターからの転
写は、通常はリプレッサー分子によってブロックされる。リプレッサーはインデ
ューサー分子によって選択的に不活化され、それにより、両方のプロモーターか
らの所望のポリペプチドの転写発現を誘導する。
好ましくは、DNAフラグメントは細菌細胞で、好ましくはE.coliで複製される
。好ましいDNA断片はまた、細菌複製起点を含み、細菌の世代間でのDNAフラグメ
ントの維持を確実にする。このようにして、大量のDNAフラグメントが細菌にお
ける複製によって生産され得る。好ましい細菌複製起点としては、fl-oriおよび
col E1複製起点を含むが、これらに限定されない。好ましい宿主は、lac UVプロ
モーターのような誘導性プロモーターに作動可能に連結したT7 RNAポリメラーゼ
をコードするDNAの染色体コピーを含有する(米国特許第4,952,496号を参照のこ
と)。このような宿主は、溶原菌E.coli株HMS174(DE3)pLysS、BL21(DE3)pLysS、
HMS174(DE3)、およびBL21(DE3)を含むが、これらに限定されない。BL21(DE3
)株が好ましい。pLys株は低レベルのT7リゾチーム、T7 RNAポリメラーゼの天然
のインヒビターを提供する。
提供されるDNAフラグメントはまた、リプレッサータンパク質をコードする遺
伝子を含有し得る。リプレッサータンパク質は、リプレッサータンパク質が結合
するヌクレオチドの配列を含有するプロモーターの転写を抑制し得る。このプロ
モーターは、細胞の生理学的条件を変化させることによって抑制解除され得る。
例えば、この変化は、増殖培地に、オペレーターまたは調節タンパク質またはDN
Aの他の領域と相互作用する能力を阻害する分子を添加することによって、ある
いは増殖培地の温度を改変することによって、達成され得る。好ましいリプレッ
サータンパク質は、IPTG誘導に応答性であるE.coli lacIリプレッサー、温度感
受性λcI857リプレッサーなどが挙げられるが、これらに限定されない。E.coli
lacIリプレッサーが好ましい。
全長FGF-2またはFGF-3ムテインをコードするDNAが、各々、FGF−プロタミン融
合タンパク質の細胞内およびペリプラズム発現のために、プロタミンのような核
酸結合ドメインをコードするDNAに連結され、そしてpET-11aおよびpET-12a発現
ベクターを含むpETベクター(Novagen,Madison,WI)に導入される。I.レセプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合ドメイン結合体およ び細胞死滅因子コード物質を含有する複合体の調製
本発明の範囲内では、送達の特異性はリガンドを介して達成される。典型的に
は、核酸結合ドメインは、化学的結合によるかまたは融合タンパク質としてのい
ずれかでレセプター結合インターナライズ化リガンドに結合される。あるいは、
後述するように、リガンドは、直接的に核酸に結合させ得、次いで、核酸を縮合
させるように働くポリ−リジンのような核酸結合タンパク質と複合体化され得る
。上記のようにリンカーが、任意に使用され得る。レセプター結合インターナラ
イズ化リガンドは細胞特異的様式で送達の特異性を付与する。使用するレセプタ
ー結合インターナライズ化リガンドの選択は標的細胞によって発現されるレセプ
ターに依存する。標的細胞集団のレセプタータイプは、抗体染色、レセプター−
特異的プライマーを用いるcDNAのPCR、および生化学的または機能的レセプター
結合アッセイのような常法によって決定され得る。レセプターは細胞タイプ−特
異的であるか、あるいは標的細胞集団内で増大した発現または活性(すなわち、
より高率のインターナライゼーション)を有することが好ましい。
本明細書に記載されるように、核酸結合ドメインは、2つのタイプであり得る
(核酸に結合する能力において非特異的であるか、またはアミノ酸残基が所望の
核酸配列のみに結合するように高度に特異的である)。非特異的結合タンパク質
、ポリペプチド、または化合物は、一般に、ポリカチオン性または高度に塩基性
である。LysおよびArgは20の通常のアミノ酸のうち最も塩基性である;これらの
残基が富化されたタンパク質は核酸結合ドメインの候補である。塩基性タンパク
質の例としては、ヒストン、プロタミン、ならびにリジンおよびアルギニンの反
復単位を含む。ポリ-L-リジンは、しばしば使用される核酸結合ドメインである
(米国特許第5,166,320号および第5,354,844号を参照のこと)。ポリ-L-リジン
およびプロタミンが好ましい。スペルミンおよびスペルミジンのような他のポリ
カチオンも核酸に結合させるのに使用され得る。例えば、gal4、Sp-1、AP-1、my
oD、およびHIVからのrev遺伝子産物を含む配列−特異的タンパク質が使用され得
る。特異的核酸結合ドメインは、目的のレセプター結合のインターナライズ化リ
ガンドの所望の領域にタンデムに、個々に、または複数でクローン化することが
できる。あるいは、リガンドおよび結合ドメインは互いに化学的に結合し得る。
配列−特異的ドメインに結合する対応する配列は送達されるべき構築物に取り
込まれ得る。細胞死滅因子コード物質の、レセプター結合インターナライズ化リ
ガンド/核酸結合ドメインへの複合体化は、核酸結合ドメインへの特異的結合を
可能とする。結合のより大きな特異性は、目的の細胞死滅因子コード物質に結合
する小アミノ酸配列を同定しそれを使用することによって達成され得る。例えば
、ファージディスプレイ法を用いて、高親和性を有して特定の核酸配列に結合す
る種々の長さのアミノ酸残基を同定し得る(米国特許第5,223,409号を参照のこ
と)。次いで、ペプチド配列を単一コピーまたは複数コピーとしてレセプター結
合インターナライズ化リガンドにクローン化し得る。あるいは、ペプチドをレセ
プター結合インターナライズ化リガンドに化学的に結合させ得る。結合したタン
パク質を伴う細胞死滅因子コード物質のインキュベーションは、2つの間で特異
的な結合を生じる。
これらの複合体は、結合において、発現されるか、過剰発現されるか、または
インターナライゼーションにおいてより活性である適切なレセプターを有する細
胞に、サポリン、他の細胞死滅性タンパク質、またはプロドラッグをコードする
核酸を送達するために使用され得る。細胞死滅因子遺伝子はc-myc、SV40初期も
しくは後期遺伝子、CMV-IE、TK、またはアデノウイルスプロモーターのような哺
乳動物プロモーターの下流にクローン化される。上記のように、目的のプロモー
ターはいずれの細胞タイプにおいても活性であるか、α−クリスタリンまたはチ
ロシナーゼのように組織−特異的様式でのみ活性であるか、事象特異的であるか
、またはMMTVLTRのように誘導性であり得る。1.化学的結合 a.レセプター結合インターナライズ化リガンドの調製
レセプター結合インターナライズ化リガンドは、組換えDNA技術、適切な供給
源からの単離、商業的供給源からの購入、または化学的合成を含む任意の適切な
方法により、考察されるように調製される。選択されたリンカー(単数または複
数)は、一般に、レセプター結合インターナライズ化リガンド上の利用可能なチ
オールまたはアミン基に頼る、化学的反応によりレセプター結合インターナライ
ズ化リガンドに連結される。ヘテロ二官能性リンカーは化学的結合に特に適する
。別法として、もしリンカーがペプチドリンカーであれば、レセプター結合イン
ターナライズ化リガンド、リンカーおよび核酸結合性ドメインは、融合タンパク
質として組換えにより発現され得る。
レセプター相互作用を通じて結合しそしてインターナライズされるあらゆるタ
ンパク質が本明細書中で用いられ得る。特に、FGFレセプターに結合し、結合し
た物質をインターナライズするFGFペプチドファミリーのあらゆるメンバーまた
はその一部が本明細書中で用いられ得る。化学的結合方法に対して、そのタンパ
ク質は組換えにより生成され、合成的に生成され、または商業的もしくは他の供
給源から得られ得る。融合タンパク質の調製では、FGFをコードするDNAは任意の
公知の供給源から得られ得、またはそのDNAまたはアミノ酸配列に従って合成さ
れ得る(上述考察を参照のこと)。
いずれの成長因子もこのようにして結合され得るが、FGF、VEGF、およびHBEGF
結合は単に例として議論したのであって、限定的なものではない。
必要または所望であれば、化学的結合体および融合タンパク質を含むリガンド
(例えば、FGF)の調製物の不均一性は、不均一性を引き起こす部位(単数Uまた
は複数)を欠失または置換することによりリガンドを修飾することにより低下さ
せ得る。FGFにおけるこのような部位は、代表的には、タンパク質の折り畳みに
際して、他のシステインとの相互作用、またはFGFペプチド1分子当たり1つよ
り多い細胞傷害性分子との相互作用について依然利用可能なシステイン残基であ
る。従って、このようなシステイン残基は、FGFペプチドの適当な折り畳みのた
めに、またはFGFレセプターへの結合およびインターナライゼーションのために
必要とされるいずれのシステイン残基も含まない。化学的結合では、生理学的条
件で相互作用に利用可能な1つのシステイン残基は置換されず、細胞傷害性部位
に連結させるための部位として使用される。このように、得られた修飾FGFは、
核酸結合ドメイン(または核酸)の単一種と結合させられる。
FGFレセプターと反応性であるポリペプチドは、得られたFGFタンパク質が細胞
傷害性因子との結合に利用可能なただ1つのシステイン残基を有するように、レ
セプター結合には必要ないが、適切に誘導体化された細胞傷害性因子との反応に
利用可能な1つ以上の反応性システインを除去することにより修飾され得る。必
要ならば、FGFレセプターに結合する能力に対する各システインの寄与は経験的
に決定され得る。各システイン残基は、保存的アミノ酸変化(上述表1を参照の
こと)を用いて系統的に置換され得、あるいは欠失され得る。得られたムテイン
は、必要な生物学的活性、FGFレセプターへの結合および連結した細胞傷害性部
分をインターナライズさせる能力につきテストされる。もしムテインが野生型活
性の少なくとも50%を保持しているならば、システイン残基は必要ではない。さ
らなるシステインが系統的に欠失させられ、置換させられ、得られたムテインが
活性について試験される。このようにして、FGFレセプターに結合し、インター
ナライズする能力を保持するのに必要なシステインの最小数および同一性が決定
され得る。次いで、得られた変異FGFは、FGFレセプターを発現する細胞に細胞傷
害性因子を標的化し、細胞傷害性因子をこのような細胞にインターナライズさせ
る能力の保持について試験される。増殖活性の保持は、決定的ではないけれども
、このような活性の保持の指標である。増殖活性は、ウシ大動脈内皮細胞の細胞
数の増加を測定する後記するアッセイのようないずれかの適当な増殖アッセイに
よって測定され得る。
しかしながら、注目すべきことは、以下のことである。改変されたまたは変異
FGFは、増殖活性の低下を示し得るかまたは増殖活性を示さないことがあり得る
が、もしそれらがFGFレセプターを有する細胞へ細胞死滅因子コード物質を標的
化する能力を保持し、その結果インターナライゼーションが起こるならば、これ
は本明細書中での使用に適切であり得る。FGF-2の特定の残基が、増殖活性と関
連付けられている。これらの残基arg116、lys119、tyr120、trp123の、ile116、
glu119、ala120、ala123への改変は、この機能を除去するために個々になされ得
る(配列番号81〜84参照のこと)。得られたタンパク質は、標準的なアッセイによ
り増殖活性について試験される。
FGF-1〜FGF-9のうちのいずれかが使用され得る。FGF-1〜FGF-9の各々の完全ア
ミノ酸配列は公知である(例えば、配列番号10(FGF-1)および配列番号12〜18(
各々、FGF-3〜FGF-9)。FGF-1〜FGF-9のアミノ酸配列の間の比較は、1つのCy
sがペプチドのFGFファミリーの間で保存されていることを示す(表3を参照のこ
と)。これらのシステイン残基は二次構造で必要であり得るもので、改変される
べき好ましい残基ではない。残存するシステイン残基の各々は系統的に欠失され
得および/またはセリン残基もしくはタンパク質の構造を変えないと予測される
他の残基によって置換され得る。得られたペプチドは生物学的活性について試験
される。もしシステイン残基が生物学的活性の保持で必要ならば、それは欠失さ
せず;もし必要ないならば、好ましくはセリンまたは得られたタンパク質の二次
構造を変えない他の残基で置換される。
生物学的活性の保持で必須のように見え、欠失または置換のための好ましい残
基ではないFGF-1〜FGF-9の各々からのシステイン残基は以下の通りである:
例えば、FGF-1は31、98および132位にシステインを有し;FGF-2は34、78、96
および101位にシステインを有し;FGF-3は50および115位にシステインを有し;F
GF-4は88および155位にシステインを有し;FGF-5は19、93、160および202位にシ
ステインを有し;FGF-6は80および147位にシステインを有し;FGF-7は18、23、3
2、46、71、133および137位にシステインを有し;FGF-8は10、19、109および127
位にシステインを有し;そしてFGF-9は68および134位にシステインを有する。
FGF-3、FGF-4およびFGF-6は、ただ2つのシステインを有するのみなので、化
学的結合の目的では、別の残基、好ましくはいずれかの末端に近い残基がシステ
インで置き換えられているのでなければ、システインは欠失も置き換えもしない
のが好ましい。他のFGFフアミリーメンバーに関しては、少なくとも1つのシス
テインは細胞傷害性結合体との結合で利用可能なままでなければならず、恐らく
は2つのシステイン、少なくとも表3に記載したシステイン残基がそうである。
ジスルフィド結合を形成するには第2のシステインが必要であり得る。このよう
に、3つより多いシステインを有するいずれのFGFペプチドも、他のシステイン
残基を欠失しまたは置き換えることによって化学的結合のために修飾される。3
つのシステイン残基を有するFGFペプチドは1つのシステインの除去により改変
され、細胞傷害性部位に結合され、FGFレセプターへ結合し、そして細胞傷害性
部位をインターナライズする能力につき試験される。
本明細書中の方法に従い、化学的結合のための塩基性FGFのいくつかのムテイ
ンが生産されている(結合体の組換え発現のためのムテインの調製は後記する)
。塩基性FGFをコードするpFC80(PCT出願第PCT/US93/05702号;米国特許出願第0
7/901,718号を参照のこと;また、配列番号52も参照のこと)から得られたDNAが
突然変異誘発されている。塩基性FGF(FGF-2)のシステイン78のセリンへの([C78S
]FGF)またはシステイン96のセリンへの([C96S]FGF)の突然変異誘発は、培養中の
内皮細胞増殖を刺激する能力により判断して、天然塩基性FGFの実質的に完全な
増殖活性を保持する2つの突然変異体を生じた。2つの突然変異体および天然タ
ンパク質の活性は、効率または最大応答によって評価して、有意には異ならない
。改変されたDNAの配列分析により、各突然変異体がセリンのコドンに変換され
たシステインの1つのコドンを有することが確認された。1、2またはすべての
3つのシステインのシステイン置換を持つFGF-1の構築および生物学的活性は開
示されている(米国特許第5,223,483号)。突然変異体の分裂促進活性は天然タ
ンパク質と同様であるか、あるいはそれよりも増加する。このように、いずれの
システインも突然変異され得、FGF-1は依然として結合し、インターナライズす
る。
得られたムテインFGFまたは未改変FGFを核酸結合性ドメインと反応させる。bF
GFムテインは誘導体化核酸結合性ドメインの単一種(モノ誘導体化核酸結合性ド
メイン)と反応し得、それによりFGF−核酸結合性ドメイン結合体の単一種調製
物およびFGF−核酸結合性ドメイン化学的結合体の同種組成物が得られる。得ら
れた化学的結合体は凝集せず、必要な生物学的活性を保持する。
VEGFまたはHBEGFは適当な供給源から単離され得るか、あるいは後記する組換
えDNA技術を用いて生産され得る。本明細書における化学的結合を生じるには、
成長因子タンパク質は、一般に、反応性アミン基またはチオール基を介して、核
酸結合性ドメインに直接にまたはリンカーを通じて、核酸結合性ドメインに結合
させる。成長因子タンパク質は、ポリペプチド中のN末端、C末端または他の箇
所のいずれかを通じて結合させる。好ましい実施態様において、成長因子タンパ
ク質は、反応性システイン残基を介してリンカーにまたは核酸結合性ドメインに
結合させる。また、成長因子は、アミノ末端もしくはカルボキシル末端にてまた
はその付近(いずれかの末端から約20、好ましくは10残基内)そして好ましくはア
ミノ末端にてまたはその付近にて、残基を置換することまたはシステインを挿入
することのいずれかにより、システイン残基の付加により改変され得る。
ある実施態様においては、調製物の不均一性は、成長因子タンパク質を突然変
異誘発させて反応性システインを置き換え、反応のための好ましくはただ1つの
利用できるシステインのみをそのままにしておくことによって低下させ得る。成
長因子タンパク質は、不均一性を引き起こす成長因子上の部位(単数または複数)
を欠失または置換させることにより改変される。このような部位は、代表的には
、タンパク質の折り畳みに際して、他のシステインとの相互作用に、またはヘパ
リン結合性成長因子ペプチドの1分予当たり1を超える細胞傷害性分子との相互
作用に依然利用できるシステイン残基である。以上のように、このようなシステ
イン残基は、成長因子の正しい折り畳みに、または成長因子レセプターへ結合し
、インターナライズする能力の保持に要するいずれのシステイン残基も含まない
。化学的結合のために、生理学的条件で相互作用に利用可能な1つのシステイン
残基は置換されない。何故ならば、それは細胞傷害性部分を連結させるための部
位として使用されるからである。得られた改変されたヘパリン結合性成長因子を
細胞傷害性結合体の単一種と結合させる。
あるいは、VEGF、HBEGFまたは他のヘパリン結合性成長因子レセプターに結合
する能力に対する各システインの寄与が、本明細書中に記載するように経験的に
決定され得る。各システイン残基は保存的アミノ酸変化(上述表1を参照のこと
)で系統的に置換、または欠失させ得る。得られたムテインを必要な生物学的活
性:成長因子レセプターに結合し、連結した核酸結合性ドメインおよび剤をイン
ターナライズする能力について試験する。もしムテインがこの活性を保持するな
らば、システイン残基は必要ない。さらなるシステインを系統的に欠失および置
換し、そして得られたムテインを活性について試験する。残存する各システイン
残基は系統的に欠失および/またはセリン残基またはタンパク質の構造を変化さ
せないと予測される他の残基により置換され得る。得られたペプチドを生物学的
活性について試験する。もしシステイン残基が生物学的活性の保持のために必要
ならば、それは欠失させない;もし必要なければ、セリンまたは得られたタンパ
ク質の二次構造を改変させない他の残基で置換するのが好ましい。このようにし
て、ヘパリン結合性成長因子レセプターに結合し、インターナライズさせる能力
を保持するのに必要なシステインの最小数および同一性を決定し得る。しかし、
改変されたまたは突然変異体ヘパリン結合性成長因子は増殖活性が低下するかま
たはそれを示さないが、もしそれらが未改変ヘパリン結合性成長因子が結合し、
その結果細胞傷害性部分のインターナライゼーションが生じるレセプターを有す
る細胞へ、連結された細胞傷害性因子を標的化する能力を保持するなら、本明細
書中で使用するのに適切であり得ることが注目される。VEGFの場合には、VEGF12 1
は9つのシステインを含有し、そしてVEGF165、VEGF189およびVEGF206の各々は
VEGF121には存在しない領域に7つのさらなる残基を含む。7つのうちのいずれ
も、連結した細胞傷害性因子の標的化およびインターナライゼーションには非必
須のようである。最近、二量体化および生物学的活性におけるCys-25、Cys-56、
Cys-67、Cys-101、およびCys-145の役割が評価された(Clafferyら,Biochem.Bi
ophys.Acta 1246:1-9,1995)。二量体化はCys-25、Cys-56およびCys-67を必要
とする。これらのシステイン残基のいずれか1つの置換の結果、モノマーVEGFの
分泌が起こり、これは血管透過性および内皮細胞分裂促進アッセイ双方で不活性
であった。対照的に、生物学的活性はいくぶん低下したが、Cys145の置換は二量
体化に影響を有しなかった。Cys-101の置換は、分泌もしくは細胞質タンパク質
の生産をもたらさなかった。このように、Cys-145の置換が好ましい。
VEGFモノマーは、好ましくは、非必須システイン残基を介して、リンカーまた
は標的化因子に連結される。1つの末端、好ましくはN-末端におけるまたはそ
の付近へのCys残基の導入により改変されたVEGFは、化学的結合に用いられるの
に好ましい。本明細書中での使用のためには、好ましくは、リンカーおよび/ま
たは標的化物質への結合に先立ってVEGFを二量体化させる。ヘテロ二官能性薬剤
のようなリンカー、または核酸、またはタンパク質へのタンパク質のカップリン
グ方法は当業者に公知であり、また本明細書中にも記載される。
本明細書中に記載の方法を用いる組換え発現のために、生物学的活性に必要で
ないHBEGFポリペプチド中の全てのシステインに至るまで欠失または置換させ得
る。あるいは、本明細書中の化学的結合方法における使用のために、細胞傷害性
因子への化学的結合で使用されるこれらのシステインの1つを除く全てを、欠失
または置換させ得る。本明細書中に記載の各HBEGFポリペプチドは6つのシステ
イン残基を有する。6つのシステインの各々は、独立して、置換させ得、そして
得られたムテインを、HBEGFレセプターへ結合し、そしてインターナライズされ
る能力について試験され得る。あるいは得られたムテインをコードするDNAを、H
BEGFコードDNAに連結させた核酸結合性ドメインをコードするDNAを含む構築物の
一部として使用する。構築物を適切な宿主細胞で発現させ、そして得られたタン
パク質をHBEGFレセプターに結合し、そしてインターナライズする能力について
試験する。この能力が保持されている限り、ムテインは本明細書中での使用に適
当である。
タンパク質の化学的結合のための方法は当業者に公知である。化学的結合のた
めの好ましい方法は、選択された成分に依存するが、好ましくはジスルフィド結
合形成に頼るものである。例えば、もし標的化物質がSPDP誘導体化サポリンであ
れば、誘導体化サポリンへカップリングさせ、または結合させるに先立ってVEGF
部分を二量体化させるのが有利である。もしVEGFがN末端、好ましくは、または
C末端にまたはその付近にシステイン残基を含むように改変されるならば、核酸
結合性ドメインへのカップリングに続いて二量体化を行うべきである。本明細書
中で化学的結合を行うには、HBEGFポリペプチドを1つまたはそれ以上の選択さ
れたリンカーを介してまたは直接的に、核酸結合性ドメインに連結する。b.化学的結合のための核酸結合性ドメインの調製
核酸結合性ドメインを化学的結合のために調製する。化学的結合のために、核
酸結合性ドメインをSPDPまたは他の適当な化学薬剤で誘導体化し得る。もし結合
性ドメインが反応に利用可能なCys残基を有しないならば、挿入または別のアミ
ノ酸について置換し得る。所望ならば、記載したように実質的に、モノ−誘導体
化種を単離し得る。
化学的結合のために、核酸結合性ドメインを、それがレセプター結合インター
ナライズ化リガンドへの結合のためのシステイン残基を含むように誘導体化また
は改変し得る。代表的には、誘導体化はSPDPとの反応により進行する。この結果
、異種集団が得られる。例えば、核酸結合性ドメイン1モル当たり0.9モルピリ
ジン−ジスルフィドのレベルまでSPDPにより誘導体化される核酸結合性ドメイン
は、非誘導体化、モノ誘導体化、およびジ誘導体化SAPの集団を含む。総じてSPD
Pで誘導体化される核酸結合性ドメインタンパク質は、感受性リジンとの反応の
ため、核酸に結合する能力を失い得る(Lambertら,Cancer Treat.Res.37:175-
209,1988)。非精製物質の調製における非誘導体化核酸結合性ドメインの量は判
断するのが困難であり得、そしてこれは、反応混合物に添加する誘導体化核酸結
合性ドメインの正しい割合を見積もるのにエラーを生じさせ得る。
しかしながら、SPDPとリジンとの反応による負電荷の除去のため、3つの種は
電荷の差異を有する。本明細書中の方法は、Mono−Sカチオン交換クロマトグラ
フィーによるモノ誘導体化核酸結合性ドメインの精製のためにはこの電荷差異に
頼る。精製されたモノ誘導体化核酸結合性ドメインの使用は、非精製物質よりも
顕著な利点を有する。核酸結合性ドメインと反応し得るレセプター結合インター
ナライズ化リガンドの量は、モノ誘導体化物質を持つ1つの分子に限定され、そ
して明細書中に示された結果において、より不均一性の結合体が生成されること
が分かる。ここに使用されるモノ誘導体化核酸結合性ドメインを有する不均一性
の源が依然としてあり得るが、細胞死滅因子コード物質への結合が影響されない
限り許容される。
核酸結合性ドメイン上の1より多いアミノ基がスクシンイミジル部分と反応し
得るので、タンパク質の表面の1より多いアミノ基が反応性である可能性がある
。
これは、モノ誘導体化核酸結合性ドメインにおける不均一性の可能性を生じる。
スルフヒドリルを導入するための誘導体化の別法として、システイン残基の導
入により核酸結合性ドメインを改変し得る。システイン残基の導入のための好ま
しい遺伝子座は、N末端領域(好ましくは、核酸結合性ドメインのN末端から約
1〜20残基内)を含む。
(モノ誘導体化核酸結合性ドメインを反応させるか、またはCys残基を核酸結
合性ドメインに導入する)いずれかの方法を用い、化学的結合体の得られた調製
物は単一種であり;また結合体を含む組成物は凝集がないようである。2.レセプター結合インターナライズ化リガンドおよび核酸結合性ドメインの融 合タンパク質
好ましい別法として、後記するように、不均一性は、レセプター結合インター
ナライズ化リガンドおよび核酸結合性ドメインの融合タンパク質を生成させるこ
とによって回避され得る。核酸結合性ドメインに連結されたレセプター結合イン
ターナライズ化リガンドの融合をコードするDNAの発現の結果、細胞傷害性結合
体のより同種の調製物が得られる。凝集形成は、非必須システインの除去による
ように、レセプター結合インターナライズ化リガンドおよび/または核酸結合性
ドメインを改変して、遊離システインを介する結合体間の相互作用を防止するこ
とにより、融合タンパク質を含有する調製物において低下させ得る。必要に応じ
て、エンドソーム破壊的ペプチドのための1以上のコード領域を融合タンパク質
の一部として構築し得る。
ポリペプチドをコードするDNAは、単離したり、合成したり、または商業的供
給源から得ることができ、あるいは本明細書中に記載のように調製し得る。組換
えポリペプドの発現は、本明細書中の記載に従って、実施することができ;そし
てこれらのポリペプチドをコードするDNAは、本明細書中に記載の方法のための
出発物質として使用し得る。
上述のように、FGF、VEGF、HBEGF肝細胞増殖因子、IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、
IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-11、IL-13、TNF、GM-CSF、IFNおよびIGFポリペプ
チドをコードするDNAおよび/またはこれらの因子のアミノ酸配列は、上述され
ている。DNAはアミノ酸またはDNA配列に基づいて合成的に調製し得るか、あるい
はPCR、ライブラリーのプローブハイブリダイゼーションなどのような当業者に
公知の方法を用いて単離し得るか、あるいは市販または他の供給源から入手し得
る。例えば、FGFをコードするcDNAを含むプラスミドからFGFをコードするcDNAを
増幅するための適切な方法を実施例に記載する。
本明細書中に記載のように、次いで、このようなDNAは、凝集形成を担ういず
れかのシステイン残基を欠失または置換するように標準的な方法を用いて突然変
異誘発させ得る。必要であれば、凝集形成に寄与するシステイン残基の同一性は
、システイン残基を欠失および/または置換すること、システインを欠失された
得られた成長因子が、生理学的に受容可能な緩衝剤および塩を含有する溶液中で
凝集を形成するか否かを確認することにより、経験的に決定し得る。システイン
残基の挿入のための位置も経験的に決定し得る。一般に、C-または、好ましく
はN-末端またはその付近(20、好ましくは10アミノ酸内)の領域が好ましい。
融合タンパク質をコードするDNA構築物を、上述のように、プラスミドに挿入
し、そして選択された宿主中で発現させ、組換えレセプター結合インターナライ
ズ化リガンド−核酸結合性ドメイン結合体を生産し得る。キメラの多数コピーを
、1つのプロモーターとの作動可能な連結にて単一プラスミドに挿入し得る。発
現されると、得られたタンパク質は多量体となる。代表的には、キメラの2〜6
コピーを、好ましくはヘッドトゥテイル様式で1つのプラスミドに挿入する。a.融合タンパク質の組換え生産のためのムテインの調製
結合およびインターナリゼーションに必要でないシステイン除去が、化学的結
合および化学的結合方法における組換え方法の両方で好ましく、化学的結合に必
要な1つのシステインを除き全てを欠失させ、または置換する。実際には、FGF
ポリペプチドに関しては、(表3に記載したシステイン残基の各々を含めた)2
つのシステインのみが、そしておそらくは表3に記載したシステインのみが、FG
Fペプチドの必要な生物学的活性の保持に必要なようである。このように、2よ
り多いシステインを有するFGFペプチドは、残存するシステインをセリンで置換
することにより改変される。得られたムテインを必要な生物学的活性について試
験し得る。
2つのシステインを有する、FGF-3、FGF-4およびFGF-6のようなFGFペプチドは
、表3に挙げられていない第2のシステインを置換することにより改変し得、そ
して得られたムテインは、FGFをコードするDNAに連結された細胞傷害性因子をコ
ードするDNAを含有する構築物の一部として使用される。この構築物を適切な宿
主細胞で発現させ、そして得られたタンパク質を、FGFレセプターに結合し、細
胞傷害性因子をインターナライズする能力について試験する。本明細書中に例示
するように、Cys78およびCys96がセリン残基で置換されたbFGFムテインを含む結
合体が調製された。b.DNA構築物およびDNA構築物の発現
融合タンパク質のモノ種調製物を生成するために、FGFタンパク質または他の
レセプター結合インターナライズ化リガンドをコードするDNAを、発現に際して
、得られた融合タンパク質のFGF部分が反応のために利用可能ないずれのシステ
インも含まないように改変する。好ましい実施態様において、FGFポリペプチド
をコードするDNAを、核酸結合性ドメインをコードするDNAに連結させる。FGFポ
リペプチドまたは他のレセプター結合インターナライズ化リガンドをコードする
DNAは、存在し得る翻訳停止コドンおよび転写または翻訳停止シグナルを除去し
、そして利用可能なシステインをコードするDNAを除去または置換するために改
変される。次いで、そのDNAを、直接または核酸結合性ドメインの最初のコドン
とFGFの最後のコドンとの間の1つ以上のコドンのリンカー領域を介して、核酸
結合性ドメインポリペプチドをコードするDNAに連結させる。リンカー領域のサ
イズは、得られた結合体が、標的細胞に結合し、そしてそれによりインターナラ
イズされる限りあらゆる長さであり得る。現在、約1から約75から90コドンのス
ペーサー領域が好ましい。融合タンパク質におけるレセプター結合インターナラ
イズ化リガンドおよび核酸結合性ドメインの順序は逆になり得る。もし核酸結合
性ドメインがN末端であれば、それは、停止コドンおよびいずれの停止シグナル
も除去するように改変される。
上記のように、FGF、VEGF、HBEGF、サイトカイン、成長因子などを含むあらゆ
るヘパリン結合性タンパク質が、本明細書中に記載の方法に従い、改変されそし
て発現され得る。FGFレセプターへの結合、それに続くインターナリゼーション
は、本明細書中での使用に適したFGFタンパク質に必要な唯一の活性である。FGF
タンパク質の全ては、非常に広範囲の正常二倍体中胚葉由来および神経冠由来細
胞での分裂促進活性を誘導し、そしてこの活性はFGF細胞表面レセプターへの結
合、それに続くインターナリゼーションにより媒介される。FGFレセプターへ結
合し、そしてインターナライズされる能力を反映するこのような「FGF分裂促進
活性」の試験は、培養されたウシ大動脈内皮細胞の増殖を刺激する能力である(
例えば、Gospodarowiczら,J.Biol.Chem.257:12266-12278,1982; Gospodaro
wiczら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 73:4120-4124,1976を参照のこと)。
もしFGFまたは他のリガンドが分裂促進活性または他の生物学的活性を欠くよ
うに修飾されているならば、結合およびインターナリゼーションは、以下の試験
または他の同等の試験のいずれか1つによりなお容易にアッセイされ得る。一般
的に、これらの試験は、リガンドを標識する工程、それを標的細胞と共にインキ
ュベートする工程、細胞内標識を可視化もしくは測定する工程を含む。例えば、
簡潔に記載すると、FGFはFITCで蛍光標識、あるいは125Iで放射性標識し得る。
フルオレセイン結合FGFを細胞と共にインキュベートし、そしてインターナリゼ
ーションのための蛍光顕微鏡または共焦点顕微鏡により顕微鏡的に調べる。FGF
を125Iで標識した場合、標識FGFは4℃で細胞と共にインキュベートする。細胞
を37℃に温度シフトし、そして低pHにて2M NaClで洗浄して全ての細胞結合FGFを
除去する。次いで、標識をカウントし、これにより、FGFのインターナリゼーシ
ョンを測定する。別法として、リガンドは、本明細書中に記載のいずれかの方法
により、核酸結合性ドメインと結合させ、そしてサポリンをコードするプラスミ
ドと複合体化させる。後記するように、この複合体を用いて細胞をトランスフェ
クトし、そして細胞傷害性を測定し得る。
得られたレセプター結合インターナライズ化リガンド−核酸結合性ドメインを
コードするDNAは、上述したように、プラスミドに挿入し得、そして選択された
宿主で発現され得、モノ種調製物を生成し得る。FGF-2およびプロタミンの融合
タンパク質は本発明で使用するのに特に適する。
改変されたレセプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合性ドメイン
のキメラの複数コピーを、1つのプロモーターと作動可能な連結で、単一プラス
ミドに挿入し得る。発現した場合、得られるタンパク質は多量体となる。代表的
には、2〜6コピーのそのキメラが、好ましくは、ヘッドトゥテイル様式で1つ
のプラスミドに挿入される。
単に例示として、配列番号52を有するヒトbFGF-SAPをコードするDNAを、重複
延長によるスプライシング(SOE)を用いる実施例に記載のように突然変異誘発
させた。もう1つの好ましいコード領域を配列番号53に記載する。両方の例にお
いて、好ましい実施態様では、78および96位のシステインをセリンで置換するこ
とによりDNAを改変する。FGFの78および96位のシステイン残基をコードするコド
ンは、SOEによりセリンコドンに変換した。SOE方法の各適用は、プライマーとし
て相補的末端を有し、かつ突然変異が望まれる位置に改変されたコドンを含む、
2つの増幅されたオリゴヌクレオチド産物を用いて、ハイブリッド産物を生産さ
せる。非重複末端にアニールする2つのプライマーを用いる第2増幅反応により
、そのハイブリッドを増幅して、所望の改変を有するDNAを生産させる。3.レセプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合ドメイン結合体の細 胞死滅因子コード物質への結合
レセプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合ドメインを、送達され
るべき細胞死滅因子コード物質、好ましくは線状DNA分子と共に、物質への核酸
結合ドメインの結合を可能とする条件下でインキュベートする。条件は、核酸結
合ドメインの性質に幾分依存して変化するが、代表的には、0.1M NaClおよび20m
M HEPES、または他の同様の緩衝液中に生じる。あるいは、塩条件を変化させて
、DNAのパッキングまたは縮合を増大させ得る。結合の程度を、好ましくは、各
調製物につきテストする。複合体化の後、ポリ−L−リジンのようなさらなる核
酸結合ドメインを添加してさらに核酸を縮合させ得る。
単に例として、テスト構築物を作製し、そしてテストした。1つの構築物はbF
GFおよびポリ−L−リジンの化学的結合体である。bFGF分子は、96位におけるCy
s残基がセリンに変化された変異体である;従って、78位におけるCysのみが結合
に利用可能である。このbFGFをFGF2-3と呼ぶ。このポリ−L−リジンをSPDPで誘
導体化し、そしてFGF2-3にカップリングさせた。このFGF2-3/ポリ−L−リジン
結合体を用いて、β−ガラクトシダーゼ遺伝子を発現し得るプラスミドを送達し
た。
核酸分子に結合する構築物の能力は、都合のよいことには、アガロースゲル電
気泳動によって評価され得る。略言すると、pSVβのようなプラスミドを制限酵
素で消化して、種々のフラグメントサイズを生じる。検出の容易性のため、末端
をDNAポリメラーゼIでフィルインするか、あるいはアルカリホスファターゼに
よって脱リン酸化した後に5'-末端をポリヌクレオチドキナーゼでリン酸化する
かのいずれかによって、このフラグメントを32Pで標識し得る。次いで、プラス
ミドフラグメントをレセプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合ドメ
イン(この場合はFGF2-3/ポリ−L−リジン)と共に、20mM HEPES(pH7.3)、0
.1M NaClのような緩衝化生理食塩水溶液中でインキュベートする。反応混合物を
、同様に消化したが未反応のフラグメントと共にアガロースゲルにおいて電気泳
動する。放射性標識が取り込まれた場合、このゲルを乾燥し、そしてオートラジ
オグラフィーに供し得る。放射性標識が存在しない場合、このゲルをエチジウム
ブロミドで染色し、そしてこのDNAをUVでの励起の後に適切な赤色フィルターを
通して可視化し得る。フラグメントの移動度がコントロールと比べて遅延される
場合、結合が起こっている。実施例の場合、FGF2-3/ポリ−L−リジン結合体と
の結合の後にフラグメントの移動度は遅延された。結合が不十分な場合、結合が
観察されるまでさらにポリ−L−リジンが添加され得る。
結合体が細胞表面レセプターに結合し、そして細胞中にインターナライズされ
ることを示すために、結合体のさらなるテストが行われる。結合体のレセプター
結合インターナライズ化リガンド部分が完全な生物学的活性を保持する必要はな
い。例えば、FGFは特定の細胞型に対しては分裂促進性である。前記のように、
この活性は常には望ましくないかもしれない。この活性が存在する場合、増殖ア
ッセイを行う。同様に、各々の望ましい活性について、適切なアッセイを行い得
る。しかし、本発明の適用では、満たされることが必要な唯一の基準はレセプタ
ー結合およびインターナライゼーションである。
レセプター結合およびインターナライゼーションは、以下の3つのアッセイに
よって測定され得る。(1)適切なレセプターを発現する細胞への複合体の競合
阻害アッセイはレセプター結合を示す。(2)レセプター結合およびインターナ
ライゼーションは、レポーター遺伝子をコードするプラスミドおよびレセプター
結合インターナライズ化リガンドと核酸結合ドメインとの結合体をの複合体で形
質転換されている細胞において、β-galのようなレポーター遺伝子の発現(例え
ば、酵素活性)を測定することによってアッセイされ得る。このアッセイは、最
大の形質転換を与える条件を最適化するのに特に有用である。従って、核酸に対
するレセプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合ドメインの最適比お
よび細胞当たりのDNA量は、β-galの酵素活性をアッセイし、そして比較するこ
とによって容易に決定され得る。それ自体、これらの最初の2つのアッセイは予
備的分析のために有用であり、そしてレセプター結合またはβ-gal活性を示さな
いことはそれ自体、さらなる分析から候補のレセプター結合インターナライズ化
リガンド/核酸結合ドメイン結合体または融合タンパク質を排除しない。(3)
好ましいアッセイは、レセプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合ド
メインによって結合された細胞死滅因子コード物質で形質転換された細胞で行わ
れる細胞傷害性アッセイである。一般に、任意の細胞死滅性分子が使用され得る
が、リボソーム不活化タンパク質が好ましく、そしてサポリンまたは別のI型リ
ボソーム不活化タンパク質が特に好ましい。細胞数の統計的に有意な減少は、レ
セプター結合インターナライズ化リガンド/核酸結合ドメイン結合体もしくは融
合体が核酸を細胞内に送達する能力を示す。4.核酸に対するリガンドの結合および核酸結合ドメインへの結合
別法として、レセプターインターナライズ化結合リガンドを直接的にまたはリ
ンカーを介してのいずれかで核酸に結合させ得る。5'末端、3'末端およびその
他の場所において、核酸をタンパク質中のアミノ末端およびカルボキシル末端お
よび他の部位に結合させるための方法は当業者に公知である(総説については、
例えば、Goodchild(1993)Perspectives in Bioconjugate Chemistry,Mears編
,American Chemical Society,Washington,D.C.,77-99頁を参照のこと)。例
えば、紫外線照射(Sperlingら(1978)Nucleic Acids Res.5:2755-2773; Fiser
ら(1975)FEBS Lett.52:281-283)、二官能性化学薬品(Baumertら(1978)Eur
.J.Biochem.89:353-359;およびOsteら(1979)Mol.Gen.Genet.168:81-86)
、および光化学架橋(Vaninら(1981)FEBS Lett.124:89-92; Rinkeら(1980)J
.Mol.Biol.137:301-314; Millonら(1980)Eur.J.Biochem.110:485-454)
を用いて、タンパク質が核酸に連結されている。
特に、試薬(N-アセチル-N'-(p-グリオキシリルベンゾリル)シスタミンおよび
2-イミノチオランを用いて、混合ジスルフィド形成を介してDNAがタンパク質、
例えば、α−マクログロブリン(α2M)にカップリングされている(Chengら,N
ucleic Acids Res.11:659-669,1983を参照のこと)。N-アセチル-N'-(p-グリ
オキシリルベンゾリル)シスタミンは、非対グアニニン(guaninine)残基と特異
的に反応し、そして還元に際して、遊離スルフヒドリル基を生じる。2-イミノチ
オランはタンパク質と反応してスルフヒドリル基を生じ、次いで、これは分子内
ジスルフィド交換反応によって誘導体化DNAに結合される。標的化核酸が結合体
のインターナライゼーションに際して活性であれば、いずれの連結も使用され得
る。従って、連結の切断が必要であり得ると予測される。しかし、プロモーター
に連結したリボザイムをコードするDNA、または核酸への送達用の治療剤をコー
ドするDNAのようないくつかの試薬では、このような切断は必要ないことがある
と考えられる。
好ましいチオール連結は、ヘテロ二官能性(heterbifunctional)試薬を用い
て容易に形成され得る。アミンはまた、核酸をpH6のイミダゾール緩衝液中で1-
エチル-3'[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド(EDC)またはN-エチル-N
'(3-ジメチルアミノプロピルカルボジイミド塩酸塩(EDCI)のような水溶性カル
ボジイミドと反応させて、5’ホスホルイミダゾリドを生成することによって、
水溶液中で、保護されていないオリゴヌクレオチドもしくは核酸の末端5'リン
酸に付着されている。5’ホスホルイミダゾリドをFGFおよびエチレンジアミン
のようなアミン含有分子と接触させると、安定なホスホルアミデートが得られる
(例えば、Chuら,Nucleic Acids Res.11:6513-6529,1983;およびWO 88/05077
を参照のこと)。特に、DNAの溶液をpH6でEDCを用いて飽和させ、そして4℃に
て一晩撹拌しながらインキュベートする。次いで、得られた溶液を、例えば、約
3容量(volute)の100mMクエン酸緩衝液の添加によって、pH8.5に緩衝化し、そ
して約5μg〜約20μgのFGFを添加し、得られた混合物を4℃で約48時間撹拌す
る。未反応タンパク質を、例えば、溶離緩衝液としてpH7.0の0.1M炭酸アンモニ
ウム溶液を用いるSephadex G75(Pharmacia)を用いるカラムクロマトグラフィー
によって、混合物から除去し得る。単離した結合体を凍結乾燥し、そして使用す
るまで保存し得る。
米国特許第5,237,016号は、5’末端がブロモアセチル化されたヌクレオチド
を調製し、そして得られたオリゴヌクレオチドをチオール基と反応させるための
方法を提供する。それらの5’末端のブロモアセチル基で誘導体化されたオリゴ
ヌクレオチドは、米国特許第5,237,016号に記載されているように、5'-アミノ
ヘキシル-ホスホルアミデートオリゴヌクレオチドをブロモ酢酸-N-ヒドロキシス
クシンイミドエステルと反応させることによって調製され得る。この特許はまた
、チオール誘導体化ヌクレオチド(これは、次いで選択された成長因子上のチオ
ール基と反応され得る)を調製するための方法を記載する。略言すると、チオー
ル誘導体化ヌクレオチドは、2つの工程において5'-リン酸化ヌクレオチドを用
いて調製される:(1)1反応工程における、ジイミドの存在下でのリン酸基と
イミダゾールとの反応、およびイミダゾール脱離基のシスタミンでの置換;なら
びにシスタミンリンカーのジスルフィド結合のジチオスレイトールでの還元(ま
た、同様の手順を記載するOrgelら(1986)Nucl.Acids.Res.14:651も参照の
こと)。5'-リン酸化出発オリゴヌクレオチドは当業者に公知の方法によって調
製され得る(例えば、Maniatisら(1982)Molecular Cloning :A Laboratory Man
ual,Cold Spring Harbor Laboratory,New York,122頁を参照のこと)。
メチルホスホネートオリゴヌクレオチド(MPオリゴマー)のような核酸は、SP
DPまたはSMPBとの反応によって誘導体化され得る。得られたMPオリゴマーを、上
記のように、HPLCによって精製し、次いで、FGF(例えば、FGFまたはFGFムテイ
ン)にカップリングし、1つ以上のシステイン残基の置換によって改変し得る。
MPオリゴマー(約0.1μM)を40〜50μlの1:1アセトニトリル/水に溶解させ
、これにリン酸緩衝液(pH7.5、最終濃度0.1M)および約1mlのリン酸緩衝化生理
食
塩水中の1mg MPオリゴマーを添加する。反応を室温で約5〜10時間進行させ、次
いで、約15μLの0.1ヨードアセトアミドでクエンチする。FGF−オリゴヌクレオ
チド結合体を、ヘパリンsepharose Hi Trapカラム(1ml、Pharmacia)において精
製し、そして線状または段階的グラジエントで溶出させ得る。この結合体は0.6M
NaCl中で溶出するはずである。
リガンドは、細胞死滅因子または細胞傷害性因子をコードする核酸構築物に結
合され得るか、あるいはこの構築物の1つのストランドに相補的なオリゴヌクレ
オチドの混合物に結合され得る。次いで、オリゴヌクレオチドを、二本鎖構築物
を融解させることによって生じた一本鎖構築物に添加するか、あるいは増加させ
て一本鎖として単離する。一般的ガイドラインとして、オリゴヌクレオチドは、
二本鎖構築物を出発物質として使用する場合、構築物単独よりも高温でハイブリ
ダイズするはずである。DNAポリメラーゼIによってギャップをフィルインして
、リガンドに結合した1つのストランドおよび結合していない1つのストランド
を有する構築物を生じる。リガンドに連結された異なるストランドを有する構築
物の混合物を生じさせることに加えて、リガンドに結合し、かつ他のストランド
に相補的なオリゴヌクレオチドを使用し得る。任意の残存する一本鎖プラスミド
が、一本鎖特異的エンドヌクレアーゼで消化され得る。次いで、リガンド−結合
構築物を、プロタミンまたはポリリジンのような核酸結合ドメインと混合して、
送達用の構築物の縮合をもたらす。DNAに対するリガンドの最適比は、レポータ
ー遺伝子を含有する構築物のレセプター媒介性トランスフェクションによって実
験的に決定され得る。
J.薬学的組成物の処方および投与
本明細書中に提供される結合体および複合体は、種々の疾患、症候群、および
過剰増殖性障害の処置および予防に有用である。本明細書中で用いる「処置」は
、状態、障害、または疾患の徴候が改善されるか、さもなければ有利に変化され
る任意の様式を意味する。処置はまた、本明細書中における組成物のいずれの薬
学的使用も包含する。本明細書中で使用するように、特定の薬学的組成物の投与
による特定の障害の徴候の「改善」とは、永久的なものであろうと一時的なもの
で
あろうと、継続的なものであろうと一過性のものであろうと、この組成物の投与
に帰せられ得るかまたはそれに関連し得る任意の軽減をいう。例えば、これらの
結合体および複合体を用いて、レーザー外科手術、緑内障外科手術、および翼状
片の除去後の眼の合併症を処置し得る。これらの処置後、再発の問題が、角膜ま
たは眼における細胞の増殖による結果としてしばしば起こる。この結合体および
複合体はこれらの細胞の増殖を阻害する。この結合体および複合体は、一般に、
対応するレセプターを有する細胞を特異的に標的化することによって、病態生理
学的状態、特にFGF-、VEGF-、またはHBEGF−媒介性病態生理学的状態を処置する
のに使用され得る。
本明細書中で用いるように、「FGF−媒介性病態生理学的状態」とは、FGF分裂
促進性刺激に対して感受性の細胞の増殖によって特徴付けられるかまたはそれに
よって引き起こされる有害な状態をいう。塩基性FGF−媒介性病態生理学的状態
は、メラノーマ、他の腫瘍、慢性関節リウマチ、再狭窄、デュプュイトラン拘縮
、および増殖性網膜症のような糖尿病の特定の合併症を含むが、これらに限定さ
れない。
本明細書中で用いるように、「HBEGF−媒介性病態生理学的状態」とは、HBEGF
分裂促進性刺激に感受性の細胞の増殖によって特徴付けられるかまたはそれによ
って引き起こされる有害な状態をいう。HBEGF−媒介性病態生理学的状態は、再
狭窄のような平滑筋細胞の病態生理学的増殖、乳癌および膀胱癌を含む固形腫瘍
のような特定の腫瘍、EGFレセプターの病態生理学的発現に関連する腫瘍、乾癬
のような皮膚障害、および翼状片の再発および二次的なレンズの濁りのような上
皮細胞に関連する眼障害を含む状態を包含する。
同様に、サイトカインレセプターまたは成長因子レセプターを発現する腫瘍お
よび過剰増殖細胞を排除し得る。このような疾患は、再狭窄、デュプュイトラン
拘縮、糖尿病性網膜症、慢性関節リウマチ、カポシ肉腫、リンパ腫、白血病、腎
臓細胞癌腫、結腸癌腫、乳癌、膀胱癌のような腫瘍、眼の裏における疾患(例え
ば、増殖性硝子体網膜症、黄斑変性および糖尿病性網膜症)のような下にある血
管増殖に関連する疾患を含む。特に眼の裏の処置では、細胞死滅因子または細胞
傷害性因子の発現を制御するVEGF−レセプタープロモーターの使用が好ましい。
この結合体を用いて、眼の外科手術、特にLRKの間に角膜のレーザー放射線への
暴露から生じる角膜のかすみ(haze)または濁りを防止し得る。かすみおよび濁
りは、角膜の光剥離後の上皮下領域における繊維芽細胞角質実質細胞の増殖に由
来するようである。
この結合体を用いて、「過剰増殖性皮膚障害」を処置し得る。本明細書中で用
いるように、それは、下にある血管増殖とカップリングした皮膚の内皮細胞の増
殖によって現われる障害であり、その結果、鱗状または角質のまたは厚くなった
皮膚の局所的斑点または内皮起源の腫瘍をもたらす。このような障害は、光線性
皮膚炎およびアトピー性皮膚炎、毒性湿疹、アレルギー性湿疹、乾癬、皮膚癌、
ならびにカポシ肉腫、血管肉腫、血管腫のような他の腫瘍、および高度に血管化
した腫瘍、および拡張蛇行静脈のような血管増殖性応答を含む。
同様に、この結合体を用いて、再狭窄(動脈が再閉塞した血管形成術後に起こ
るプロセスおよび結果としておこる状態)を処置または防止し得る。バルーンカ
テーテルまたは他のこのようなデバイスによる動脈の処置後、血管の内層を構成
する内皮細胞の除去を含む、脈管の内部壁の露出が起こる。この除去および同時
に生じる血管損傷の結果として、血管構造を形成する平滑筋細胞(SMC)が増殖
し、そして血管の内部を満たす。このプロセスおよび生じた状態が再狭窄である
。
本明細書中に提供される結合体および複合体の投与に適した薬学的キャリアま
たはビヒクルは、投与の特定の様式に適している当業者に公知の任意のこのよう
なキャリアを含む。さらに、結合体および複合体は、組成物中の唯一の薬学的有
効成分として処方してもよいし、または他の有効成分と組み合わせてもよい。
結合体および複合体は、液体、半流動体、または固体形態にて、任意の適切な
経路によって、例えば、経口、非経口(静脈内、皮内、皮下、または局所を含む
)にて投与され得、そして各投与経路に適した様式で処方される。好ましい投与
様式は処置される適応症に依存する。皮膚科および眼科の適応症は、典型的には
、局所的に処置され;他方、腫瘍および再狭窄は、典型的には、全身、皮内、ま
たは筋肉内投与様式によって処置される。
本明細書中の結合体および複合体は、局所(topical)、局所(local)、静脈
内、および全身の適用に適した薬学的組成物中に処方され得る。本明細書中にお
ける眼病用の使用では、局所(topical)投与または注射のいずれかによる局所
(local)投与が好ましい。時間放出処方もまた望ましい。有効濃度の1つ以上
の結合体および複合体を適切な薬学的キャリアまたはビヒクルと混合する。本明
細書中で用いるように、特定の疾患を処置するための化合物の「有効量」は、疾
患に関連する徴候を改善するか、または幾分か低下させるのに十分な量である。
このような量は単一投与量として投与され得るか、あるいはレジメンに従って投
与され得、それにより効果的である。この量は、疾患を治癒し得るが、典型的に
は、疾患の徴候を改善させるために投与される。徴候の所望の改善を達成するた
めに、反復投与が必要であり得る。
本明細書中で用いるように、「眼科的に有効量」とは、投与される組成物にお
いて、かつ投与する技術によって、エキサイマーレーザー外科手術後の角膜のか
すみを防止または低下させ、トラベクレクトミーの閉鎖を防止し、翼状片の再発
および他の状態を防止するかまたは実質的に遅延させるのに十分な関連の眼組織
に対する治療剤の量を提供する量である。
効果的な結合体および複合体の濃度または量は、投与に際して、徴候を改善す
るか、または疾患を処置する量の送達を必要とする。典型的には、組成物は単一
投与量投与用に処方される。治療的に有効な濃度および量は、本明細書中に記載
する系のような公知のインビトロおよびインビボの系において、結合体および複
合体をテストすることによって経験的に決定され得;次いで、ヒトまたは他の動
物用の投与量がそれらから外挿され得る。
結合体は、処置される患者に対する望ましくない副作用の非存在下で、治療的
に有用な効果を発揮するのに十分な量で、薬学的に受容可能なキャリアに含まれ
る。結合体は、結合体の薬学的に受容可能な塩、エステル、または他の誘導体と
して送達され得る。これらには、このような誘導体化のための公知の方法を用い
、当業者によって容易に調製され得、かつ実質的毒性効果なくして動物またはヒ
トに投与され得る化合物を生じる任意の塩、エステル、または誘導体が含まれる
。副作用の数および程度が、結合体および複合体が投与される状態に依存するこ
とが理解される。例えば、特定の毒性および所望されない副作用は、生命を脅か
す病気(例えば、腫瘍)を処置する場合に許容され、より小さな結果の障害を処
置
する場合には許容されない。組成物中の結合体の濃度は、その吸収、不活化、お
よび排出速度、投与計画、および投与される量、ならびに当業者に公知の他の要
因に依存する。
好ましくは、結合体および複合体は実質的に純粋である。本明細書中で用いる
ように、「実質的に純粋」とは、このような純度を評価するために当業者によっ
て使用される、薄層クロマトグラフィー(TLC)、ゲル電気泳動、高速液体クロ
マトグラフィー(HPLC)のような分析の標準的な方法によって測定した場合、容
易に検出される不純物がないように見えるのに十分に均質であるか、またはさら
なる精製が物質の物理的および化学的特性(例えば、酵素活性および生物学的活
性)を検出可能には変化させないように十分に純粋であることを意味する。実質
的に化学的に純粋な化合物を生成するための化合物の精製方法は当業者に公知で
ある。しかし、実質的に化学的に純粋な化合物は、立体異性体の混合物であって
もよい。このような場合、さらなる精製は化合物の比活性を増加させ得る。
典型的には、治療的有効投与量は、約0.1ng/mlから約50〜100μg/mlの有効成
分の血清濃度を生じるべきである。薬学的組成物は、典型的には、選択される結
合体に依存して、1日当たり体重1kgにつき約0.01mgから約100〜2000mgの結合
体の投与量を提供するべきである。例えば、再狭窄の処置では、(FGF-SAP化学
的結合体、またはそれに対するモルベースにおいて同等の本明細書中に提供され
る結合体の量に基づいて)約0.05〜0.5mg/kgの間の毎日の投与量が十分なはずで
ある。眼障害および皮膚科障害のための局所適用は、単一投与量投与当たり、約
1ngから100μgまで、好ましくは約1ng〜約10μgを提供すべきである。投与さ
れる量は、選択される結合体、処置される適応症、および恐らくは許容される副
作用の関数であることは理解される。
本明細書中に記載した系のような、公知のインビトロおよびインビボの系(例
えば、マウス、ラット、ウサギ、またはヒヒのモデル)において、結合体および
複合体をテストすることによって、治療的に有効な濃度および量を、本明細書中
の各適用につき経験的に決定し得る;次いで、ヒトまたは他の動物用の投与量は
それらから外挿され得る。結合体および複合体が、本明細書中に示されるように
、眼から外植された血清で刺激した角膜角質実質細胞または繊維芽細胞の増殖を
防
止または阻害するという証明、およびウサギにおけるこのような組織の増殖の任
意の阻害の証明は、ヒトの効力を立証するはずである。ウサギ眼モデルは、局所
および局部適用された薬物の効果を調べるための認められているモデルである(
例えば、米国特許第5,288,735号、第5,263,992号、第5,262,178号、第5,256,408
号、第5,252,319号、第5,238,925号、第5,165,952号を参照のこと;また、Mirat
eら,Curr.Eye Res.1:491-493,1981を参照のこと)。
有効成分は一度に投与され得るか、あるいは時間間隔を設けて投与すべき多数
の小投与量に分割され得る。正確な投与量および処置の持続期間は、処置される
疾患の関数であり、そして公知のテストプロトコルを用い、またはインビトロも
しくはインビボのテストデータからの外挿によって経験的に決定され得ることは
理解される。濃度および投与量の値はまた、軽減すべき状態の重篤度とともに変
化し得ることに注意すべきである。任意の特定の被験体について、特別の投与レ
ジメンは、個人の要求、および組成物の投与を管理または監督する人の専門的判
断に従って経時的に調整されるべきであり、そして、本明細書中に記載する濃度
範囲は例示にすぎず、特許請求の範囲に記載する組成物の範囲または実施を限定
することは意図されないことがさらに理解されるべきである。
結合体および複合体は、ゲル、クリーム、およびローションの形態で、眼にお
いてのような、皮膚および粘膜への局所適用のためのような局所(local)また
は局所(topical)適用のため、ならびに眼への適用のため、または槽内もしく
は脊髄内適用のために処方され得る。このような溶液、特に眼病用使用を意図さ
れるものは、適切な塩を含む、0.01%〜10%等張溶液(pH約5〜7)として処方
され得る。眼病用組成物はまた、ヒアルロン酸のようなさらなる成分を含み得る
。結合体および複合体は、局所適用のためにエアロゾルとして処方され得る(例
えば、米国特許第4,044,126号、第4,414,209号、および第4,364,923号を参照の
こと)。
非経口、皮内、皮下、または局所適用のために使用される溶液および懸濁液は
、以下の成分のいずれかを含み得る:注射用水、生理食塩水溶液、不揮発性油、
ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、または他の合成
溶媒のような滅菌希釈液;ベンジルアルコールおよびメチルパラベンのような抗
菌
剤;アスコルビン酸および重亜硫酸ナトリウムのような抗酸化剤;エチレンジア
ミンテトラ酢酸(EDTA)のようなキレート剤;酢酸、クエン酸、およびリン酸の
ような緩衝液;ならびに塩化ナトリウムまたはデキストロースのような毒性の調
整のための薬剤。非経口調製物は、アンプル、使い捨てシリンジ、またはガラス
、プラスチック、もしくは他の適切な物質で作成された複数用量バイアル中に封
入され得る。
静脈内投与する場合、適切なキャリアは、生理食塩水またはリン酸緩衝化生理
食塩水(PBS)、ならびにグルコース、ポリエチレングリコール、およびポリプ
ロピレングリコールおよびそれらの混合物のような増粘剤および可溶化剤を含む
溶液を包含する。リポソーム懸濁液もまた、薬学的に受容可能なキャリアとして
適切であり得る。これらは、当業者に公知の方法に従って調製され得る。
ビヒクルと一緒に結合体を混合するかまたは添加する場合、得られた混合物は
、溶液、懸濁液、エマルジョン等であり得る。得られた混合物の形態は、投与の
意図される様式および選択されたキャリアまたはビヒクル中の結合体の溶解度を
含む多数の要因に依存する。有効な濃度は、処置される疾患、障害、または状態
の徴候を改善するのに十分であり、そして腫瘍についてのマウス異種移植片モデ
ルまたはウサギ眼モデルからのデータのような、インビトロおよび/またはイン
ビボのデータに基づいて経験的に決定され得る。必要であれば、結合体および複
合体の薬学的に受容可能な塩または他の誘導体が調製され得る。
活性物質はまた、所望の作用を損なわない他の活性物質と、あるいは商標HEAL
ON下で販売されているヒアルロン酸(ヒアルロン酸ナトリウムの高分子量(約30
0万のMW)画分の溶液;Pharmacia,Inc.によって製造;例えば、米国特許第5,292
,362号、第5,282,851号、第5,273,056号、第5,229,127号、第4,517,295号、およ
び第4,328,803号を参照のこと)、VISCOAT(1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデ
シルメタクリレートのようなフッ素含有(メタ)クリレート;例えば、米国特許
第5,278,126号、第5,273,751号、および第5,214,080号を参照のこと;Alcon Sur
gical,Inc.から市販)、ORCOLON(例えば、米国特許第5,273,056号を参照のこと
;Optical Radiation Corporationから市販)、メチルセルロース、ヒアルロン酸
メチル、ポリアクリルアミド、およびポリメタクリルアミド(例えば、米国特
許第5,273,751号を参照のこと)のような粘弾性物質を含む所望の作用を補う物
質と混合され得る。この粘弾性物質は、一般に、結合体物質の約0.5〜5.0重量%
、好ましくは1〜3重量%の範囲の量で存在し、そして処置された組織を被覆し
、そして保護するように働く。この組成物はまた、メチレンブルーまたは他の不
活性色素のような色素も含み得、それにより、この組成物は、眼に注射するか、
あるいは外科手術の間に外科手術部位と接触する場合に観察され得る。
結合体および複合体は、ゲル、クリーム、およびローションの形態で、眼にお
いてのような、皮膚および粘膜への局所適用のような局所(local)または局所
(topical)適用のために、および眼への適用のために処方され得る。このよう
な溶液、特に眼病用使用を意図したものは、適切な塩を含む0.01%〜10%等張溶
液(pH約5〜7)として処方され得る。適切な眼病用溶液は公知である(例えば
、眼洗浄溶液および局所適用のための溶液の局所組成物を記載する米国特許第5,
116,868号を参照のこと)。約7.4に調整されたpHを有するこのような溶液は、例
えば、90〜100mM塩化ナトリウム、4〜6mM二塩基性リン酸カリウム、4〜6mM
二塩基性リン酸ナトリウム、8〜12mMクエン酸ナトリウム、0.5〜1.5mM塩化マグ
ネシウム、1.5〜2.5mM塩化カルシウム、15〜25mM酢酸ナトリウム、10〜20mM D.L
.-β-ヒドロキシ酪酸ナトリウム、および5〜5.5mMグルコースを含む。
結合体および複合体は、時間制御放出処方物またはコーティングのような、身
体からの迅速な排出に対してそれらを保護するキャリアを用いて調製され得る。
このようなキャリアとして、移植片およびマイクロカプセル化送達系(これらに
限定されない)のような制御放出処方物、ならびにエチレンビニル酢酸、ポリア
ンヒドリド、ポリグルコール酸、ポリオルトエステル、ポリ酢酸、およびその他
ののものような生分解性、生体適合性ポリマーが挙げられる。例えば、この組成
物に浸され、そして眼との接触の際にこの組成物を放出する、市販の外科スポン
ジ(例えば、米国特許第3,956,044号および第4,045,238号を参照のこと、Weck,A
lcon,およびMentorから入手可能)のようなスポンジを用いて、この組成物を外
科手術の間に適用し得る。これらは、単一の投与のみが可能である外科手術の後
またはその間の、眼科適応症のための眼への適用に特に有用である。この組成物
はまた、外科手術の間に眼に移植され得るペレット(例えば、Elvaxペレット
(エチレン−酢酸ビニルコポリマー樹脂);1mg樹脂当たり1〜5μgの結合体
)中でもまた適用され得る。
1以上の結合体および複合体の眼科的有効濃度または量は、適切な薬学的キャ
リアまたはビヒクルと混合される。効果的である結合体および複合体の濃度また
は量は、投与に際して、角膜の濁り、トラベクレクトミー閉鎖、または翼状片再
発を防止するかまたは実質的に減少させる量の送達を必要とする。
本明細書における結合体および複合体は、眼科的に受容可能な組成物で処方さ
れ、そして外科手術の間または直後に眼の罹患された領域に適用される。特に、
エクサイマーレーザー外科手術後にこの組成物が角膜に適用され;トラベクレク
トミー後にこの組成物がフィステル(fistula)に適用され;そして翼状片の除
去後にこの組成物は角膜に適用される。この組成物はまた、翼状片を処置するた
めに使用され得る。結合体および複合体は外科手術の間および直後に適用され、
そして可能であれば、手術後に治癒が完了するまで適用され得る。この組成物は
局所的適用および結膜下適用のために点眼剤として適用されるか、または眼内適
用のために眼に注射される。この組成物はまた、セルローススポンジまたは他の
ポリマー送達デバイスのような生体適合性支持体に吸収され、そして罹患された
領域と接触させられ得る。
本明細書中で眼科適応症は、代表的には、結合体および複合体の溶液を吸収し
た生体適合性スポンジと接触させることによる点眼剤の罹患された組織への適用
、または組成物の注射のいずれかによって局所的に処置され得る。本明細書中の
適応症については、この組成物を外科手術の間または直後に適用して、トラベク
レクトミーの閉塞を防止し、エクサイマーレーザー外科手術後の角質実質細胞ケ
ラトサイトの増殖を防止するか、または翼状片の再発を防止する。この組成物は
また、外科手術後に罹患された組織に注射され、そして外科手術後に治癒が完了
するまで点眼剤で適用され得る。例えば、眼に処方物を投与するためには、この
組成物は眼の球状結膜にゆっくりと注射され得る。
光分解性リンカーを有する結合体および複合体は、中でも、本明細書の方法に
おける使用に好ましい。このような組成物の眼の罹患された領域への投与に際し
て、眼は、リンカーを切断する波長の光(代表的には、可視光またはUVに暴露さ
れ、それにより細胞傷害性因子を放出する。
経口投与が所望される場合は、結合体はそれを胃の酸性環境から保護する組成
物中で投与されるべきである。例えば、組成物は、胃においてはその全体を維持
し、腸においては有効化合物を放出する腸溶解性コーティング中で処方され得る
。組成物はまた、制酸剤または他のこのような成分と組み合わせて処方され得る
。
経口組成物は、一般に、不活性な希釈剤または可食性キャリアを含み、そして
圧縮して錠剤とされるか、またはゼラチンカプセル中に封入され得る。経口治療
投与の目的のために、有効化合物(単数または複数)は賦形剤と組み合わされ、
そして錠剤、カプセル剤またはトローチ剤の形態で使用され得る。薬学的適合性
の結合因子およびアジュバント物質が組成物の一部として含まれ得る。
錠剤、丸剤、カプセル剤、トローチ剤等は任意の以下の成分、または同様の性
質の化合物を含有し得る:マイクロクリスタリンセルロース、トラガカントゴム
、およびゼラチンのような結合剤;デンプンおよび乳糖のような賦形剤、アルギ
ン酸およびコーンスターチ(これらに限定されない)のような崩壊剤;ステアリ
ン酸マグネシウム(これに限定されない)のような潤滑剤(lubricant);コロ
イド状二酸化ケイ素(これに限定されない)のような潤滑剤(glidant);スク
ロースまたはサッカリンのような甘味剤;およびペパーミント、サリチル酸メチ
ル、および果実香味料のような香味剤。
投与単位形態がカプセル剤である場合、これは、前記の型の物質に加えて、脂
肪油のような液体キャリアを含有し得る。さらに、投与単位形態は投与単位の物
理的形態を修飾する種々の他の物質、例えば、糖および他の腸溶解性物質のコー
ティングを含み得る。結合体および複合体はまた、エリキシル剤、懸濁物、シロ
ップ剤、カシェ剤、チューインガム等の成分として投与され得る。シロップ剤は
、有効化合物に加えて、甘味剤およびある種の防腐剤としてのスクロース、色素
および着色剤および香味剤を含有し得る。
有効物質はまた、所望の作用を損なわない他の有効物質、または腫瘍の処置の
ためのシスプラチンのような、所望の作用を補う物質と混合され得る。
最後に、この化合物は、パッケージング物質、このパッケージング物質内に本
明細書中で提供される1以上の結合体および複合体または組成物、ならびに結合
体が供される適応症を示す標識を含有する製品としてパッケージングされ得る。
核酸を細胞に送達するために、レトロウイルスベクター、エレクトロポレーシ
ョン、CaPO4沈殿、およびマイクロインジェクションを含む多くの方法が開発さ
れているが、これらのそれぞれの方法は別の欠点を有する。核酸の細胞へのマイ
クロインジェクションは非常に時間を消費する。なぜならば、各細胞を個々に操
作しなければならないからである。レトロウイルスベクターは、限られた長さの
核酸を保持し得るだけであり、標的染色体中の挿入部位に応じてオンコジーンを
活性化し得る。エレクトロポレーションおよびCaPO4−媒介トランスフェクショ
ンのための条件は過酷であり、そして多くの細胞の死滅を引き起こす。
比較すると、本明細書に記載されるレセプター媒介遺伝子送達は「より活性な
」レセプターを有するか、または細胞表面の特異的レセプターを過剰発現する細
胞に毒性遺伝子を選択的に毒性遺伝子を標的化するより望ましい方法である。レ
セプターはより活性であり得る。なぜならば、レセプターは細胞表面へのエンド
ソームを介する高いインターナライゼーション率または高い回転率を有するから
である。他の遺伝子送達よりも優れたこの方法の利点は、送達の増大した特異性
、核酸長の限定の不存在、低下した毒性、および結合体の低下した免疫原性を含
む。これらの特性は、細胞への最小の損傷で物質の反復投与を可能にし、そして
これらの特性は、毒性タンパク質の発現レベルの増大させ得る。さらに、一次培
養もまたこの方法を用いて処理され得る。
以下の実施例は例示的目的のみで挙げられるものであって、本発明の範囲を限
定することを意図するものではない。
実施例
実施例1
サポリンをコードするDNAの単離
A. 材料および方法
1. 細菌株
E.coli JA221株(lpp- hdsM+ trpE5 leuB6 lacY recA1 F'[lacIq lac+ pro
+
])は、アメリカンタイプカルチャーコレクション(ATCC;Rockville,MD 2085
2)から受託番号ATCC 33875として公けに入手し得る。(JA221はまた、ノーザン
リジョナルリサーチセンター(NRRL;米国農務省農業研究局(Agricultural Res
earch Serivce);Peoria,IL 61604)から受託番号NRRL B-15211として入手さ
れ得る。Inouyeの米国特許第4,757,013号;およびNakamuraら,Cell 18 :1109-1
117,1979を参照のこと)。INV1α株はInvitrogen(San Diego,CA)から市販さ
れている。
2. DNA 操作
本明細書で使用する制限酵素および修飾酵素は、米国で市販されている。天然
型サポリンおよびサポリンに対するウサギポリクローナル抗血清は、既にLappi
ら,Biochem.Biophys.Res.Comm.129 :934-942に記載されているようにして
得た。リシンA鎖はSigma(Milwaukee,WI)から市販されている。抗血清を、Aff
i-gel 10(Bio-Rad;Emeryville,CA)に、製造者の説明書に従って結合した。
配列決定は、United States Biochemical CorporationのSequenaseキット(Virs
ion 2.0)を製造者の説明書に従って使用することにより行った。プラスミドの
微量調製と大量調製、コンピテント細胞の調製、形質転換、M13マニピュレーシ
ョン、細菌用培地、ウェスタンブロッティング、およびELISAアッセイは、Sambr
ookら(Molecular Cloning: A Laboratory Manual;Cold Harbor Laboratory Pr
ess,Cold Spring Harbor,NY,1989)に従った。DNAフラグメントの精製は、製
造者の説明書に従ってGeneclean IIキット(Bio 101)を用いて行った。SDSゲル
電気泳動はPhastsystem(Pharmacia)で行った。
ウェスタンブロッティングは、製造者により記載されるように、PhastTransfe
rシステムを用いて電気泳動したタンパク質をニトロセルロースに転写すること
により達成した。SAPに対する抗血清を1:1000の希釈率で使用した。西洋ワサビ
ペルオキシダーゼ標識抗IgGを二次抗体として使用した(Davisら,Basic Method
s In Molecular Biology,New York,Elsevier Science Publishing Co.,1-338
頁,1986を参照のこと)。
B. サポリンをコードするDNAの単離
1. ゲノムDNAの単離およびポリメラーゼ連鎖反応(PCR)プライマーの調製
Saponaria officinalisの葉のゲノムDNAを、Bianchiら,Plant Mol.Biol.11
:203-214,1988に記載されるように調製した。ゲノムDNA増幅用のプライマーを
380B自動DNA合成装置で合成した。サポリンの「センス」鎖に対応するプライマ
ー5'-CTGCAGAATTCGCATGGATCCTGCTTCAAT-3'(配列番号54)は、天然型サポリンN-
末端リーダー配列のアミノ酸−15に対応するDNAコドンのすぐ上流に、EcoR I制
限部位アダプターを含む。プライマー5'-CTGCAGAATTCGCCTCGTTTGACTACTTTG-3'(
配列番号55)はサポリンの「アンチセンス」鎖に対応し、そして成熟ペプチドの
カルボキシル末端をコードするDNAの最後の5ヌクレオチドから始まるサポリン
のコード配列を相補する。このプライマーを使用して、成熟サポリンをコードす
る配列の後ろに翻訳停止コドンおよびEcoR I制限部位を導入した。
2. サポリンをコードするDNAの増幅
未分画のSaponaria officinalisの葉のゲノムDNA(1μl)を、10mM Tris-HCl
(pH8.3)、50mM KCl、0.01%ゼラチン、2mM MgCl2、0.2mM dNTP、0.8μgの各プ
ライマーを含有する100μlの最終容積で混合した。次いで、2.5UのTaq DNAポリ
メラーゼ(Perkin Elmer Cetus)を加え、そしてその混合物に30μlのミネラル
オイル(Sigma)を重層した。インキュベーションはDNA Thermal Cycler(Erico
mp)を用いて行った。1サイクルは、変性工程(94℃で1分間)、アニーリング工
程(60℃で2分間)、および伸長工程(72℃で3分間)を含む。30サイクル後、各
反応物の10μlのアリコートを1.5%アガロースゲルに流して、増幅産物の構造を
確認した。
増幅したDNAをEcoR Iで消化し、EcoR I制限M13mp18(New England Biolabs,B
everly,MA;Yanisch-Perronら(1985)「改良型M13ファージクローニングベク
ターおよび宿主株:M13mp18およびpUC19ベクター上のヌクレオチド配列」Gene 3
3 :103をまた参照のこと)にサブクローニングした。組換えファージ由来の一本
鎖DNAを、サポリンのコード配列の内部に基づくオリゴヌクレオチドを用いて配
列決定した(Bennatiら,Eur.J.Biochem.183 :465-470,1989を参照のこと)
。
9個のM13mp18誘導体を配列決定し、そして比較した。9個のM13mp18誘導体を配
列決定し、比較した。配列決定した9個のクローンのうち、5個は、それぞれ配列
番号19〜23に示す独特な配列を有していた。これらのクローンをM13mp18-G4、-G
1、-G2、-G7、および-G9と名づけた。これらクローンのそれぞれは、サポリンコ
ード配列の全て、および天然型サポリンN-末端リーダーペプチドをコードする45
ヌクレオチドのDNAを含有する。
サポリンDNA配列をまた、pET11aベクターにクローニングした。簡単に述べる
と、SAP-6をコードするDNAを、親プラスミドpZ1B1から、ポリメラーゼ連鎖反応
(PCR)によって増幅した。プラスミドpZ1B1は、2アミノ酸リンカー(Ala-Met
)によってSAP-6に連結したヒトFGF-2のDNA配列を含有する。PZ1B1はまた、pET-
11aベクター中に存在するT7プロモーター、lacオペレーター、リボソーム結合部
位、およびT7ターミネーターを含む。SAP-6 DNA増幅のために、SAP-6のセンス鎖
に対応する5'プライマー(5' CATATGTGTGTCACATCAATCACATTAGAT 3')(配列番号
105)には、クローニングに使用するNdeI制限酵素部位を組み込んだ。これはま
た、成熟タンパク質配列の開始部位に対して−1の位置に、Cysコドンを含む。リ
ーダー配列は含まなかった。SAP-6のアンチセンス鎖に対応する3'プライマー(5
' CAGGTTTGGATCCTTTACGTT 3')(配列番号106)は、クローニングに使用するBam
HI部位を有した。増幅したDNAをゲル精製し、そしてNdeIおよびBamHIで消化した
。消化したSAP-6 DNAフラグメントを、NdeI/BamHI消化pZ1B1にサブクローニング
した。この消化により、親rFGF2-SAPベクター(pZ1B1)から、FGF-2とSAP-6の5'
部分(ヌクレオチド位650まで)が除去され、そしてこの部分が、天然型成熟SAP
-6タンパク質の開始部位に対して−1の位置にCysを含有するSAP-6分子で置換さ
れた。得られたプラスミドをpZ50Bと名付けた。制限分析および配列決定分析の
ために、pZ50BをE.coli NovaBlue株に形質転換した。次に、発現と大量生産の
ために適切なクローンをE.coli BL21(DE3)株に形質転換した。
C. サポリンcDNAの哺乳動物コドン最適化
β-ガラクトシダーゼ(β-gal)をコードする哺乳動物発現プラスミドpSV-β
およびpNASS-βを、Clontech(Palo Alto,CA)から入手した。プラスミドpSVβ
はSV40初期プロモーターからβ-galを発現する。プラスミドpNASSbは、β-gal遺
伝子を含むプロモーター非含有哺乳動物レポーターベクターである。
植物タンパク質サポリン(SAP)のアミノ酸配列を哺乳動物コドンを用いて逆
翻訳した。重複オリゴを用いたPCRによる合成のために、得られた哺乳動物最適
化cDNAを4つのフラグメント(5'−3’A-Dと命名)に分割した。各フラグメント
のサブクローニングおよび全cDNAの互いの接合を促進にするために、対応するア
ミノ酸配列を変えることなく、各フラグメントの末端に制限酵素部位を付加し、
そして各フラグメント内部の制限酵素部位を付加または削除した。さらに、哺乳
動物細胞における発現を最適化するため、cDNAの5'末端にKozak配列を含むよう
に改変した。20塩基の重複部分を有する4つのオリゴ(2つのセンス、2つのア
ンチセンス)を変性させ、そしてPCRを用いてフラグメントをフィルインおよび
増幅することにより、フラグメントA、B、およびDをそれぞれ合成した。次い
で、そのPCR産物をGeneclean(Bio 101)を用いて精製し、プライマー中の部位
を認識する制限酵素で消化し、そしてpBluescript(SK+)(Stratagene)にサブ
クローニングした。挿入物の配列をSequenase Virsion 2.0(United States Bio
chemical/Amersham)を用いて確認した。フラグメントCは2段階で合成した。そ
のフラグメントの5'側の半分と3'側の半分とを、2つの重複オリゴを用いてPCR
により別々に合成した。次いで、これらの2つの反応物を精製し、混合し、そし
て両端のオリゴをプライマーとして用いるPCRにより、全長のフラグメントCを
調製した。全長のフラグメントCを、配列決定のためにpBluescriptにサブクロ
ーニングした。フラグメントAとBとを、重複するKspI部位で、pBluescript内
で互いに連結した。フラグメントCとDとを、重複するPvuII部位で、pBluescri
pt内で互いに連結した。次いで、フラグメントA-BとC-DとをpBluescript内
で、重複するAvaI部位で結合することにより、全長哺乳動物最適化SAP cDNAを得
た。β-gal配列を、プラスミドpNASS-βおよびpSV-β(Clonetech)からNotIで
の消化によって切り出し、そしてNotI末端を有する合成SAP遺伝子で置換した。
挿入物の方向を制限酵素消化によって確認した。大規模のプラスミド調製は、Qi
agen Maxi 500カラムを用いて行った。
各SAPフラグメントの合成に使用したオリゴは以下の通りである(5'−3'):
D. pOMPAG4 プラスミド構築
M13mp18-G4をEcoR Iで消化し、そして得られたフラグメントを、本明細書に記
述する方法を用いて、ベクターpIN-IIIopmA2(例えば、Inouyeの米国特許第4,57
5,013号;およびDuffaudら,Meth.Enz.153 :492-507,1987を参照のこと)のE
coR I部位に連結した。この連結は、サポリンをコードするDNA(N末端伸長を含
む)が細菌ompA遺伝子のリーダーペプチドセグメントに融合するように達成した
。得られたプラスミドpOMPAG4は、lppプロモーター(Nakamuraら,Cell 18 :110
9-1117,1987)、E.coli lacプロモーターオペレーター配列(lac 0)、および
E.coli ompA遺伝子分泌シグナルを含有し、それらは互いに、そして配列番号19
に列挙されるサポリンおよび天然のN末端リーダーコードDNAと作動可能に連結さ
れ
ている。このプラスミドはまた、E.coli lacリプレッサー遺伝子(lac I)を含
む。
配列番号20〜23をそれぞれ含有するM13mp18-G1、-G2、-G7、および-G9クロー
ンをEcoR Iで消化し、そして本発明の実施例において先にM13mp18-G4について記
載したように、EcoR I消化pIN-IIIopmA2に連結する。得られたプラスミド(pOMP
AG1、pOMPAG2、pOMPAG7、pOMPA9と呼ぶ)を、プラスミドpOMPAG4について記載し
たように、スクリーニングし、発現させ、精製し、そして特徴づける。
INV1αコンピテント細胞をpOMPAG4で形質転換し、そして本明細書に記載する
方法を用いて、単離したpOMPAG4プラスミドの大量調製物を得るために、所望の
プラスミド構造を有する培養物をさらに増殖させた。
E. E .coliにおけるサポリン発現
pOMPAG4形質転換E.coli細胞を、対数増殖期の終点までサポリン含有タンパク
質の発現がlacリプレッサーによって抑制される条件下で増殖させ、その時点でI
PTGを加えることにより、サポリンコードDNAの発現を誘導した。
pOMPAG4形質転換E.coli細胞の大量バッチ培養物を生じさせるために、125mg/
mlアンピシリンを含有するLBブロス(例えば、Sambrookら,Molecular Cloning:
A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring H
arbor,NY,1989を参照のこと)中で、プラスミドpOMPAG4で形質転換したJA221
E.coli細胞の終夜培養物(約16時間増殖)を、125mg/mlアンピシリンを含有す
る750mlのLBブロスを有するフラスコに1:100に希釈した。分光光度計で測定した
550nmにおける光学密度が0.9に達するまで、37℃で振とうしながら、細胞を対数
相で増殖させた。
第2段階として、IPTG(Sigma)を0.2mMの最終濃度になるよう加えることによ
り、サポリン発現を誘導した。誘導した培養物をさらに2時間増殖させた後、遠
心分離(25分間、6500×g)により回収した。その細胞ペレットを氷冷した1.0M
Tris(pH9.0)、2mM EDTAに再懸濁した(ペレット1gにつき10mlを添加した)。再
懸濁した物質を氷上に20〜60分間保持した後、そして遠心分離(20分、6500×g
)して、上清に相当するE.coliのペリプラズム画分をペレットに相当する細胞
内画分から分離した。
pET11a中のC-SAP構築物を含有するE.coli細胞を、温度およびpHをそれぞれ30
℃と6.9に制御したを高細胞密度充填バッチ発酵で増殖させた。グリセロールス
トック(1ml)を、50mlのLuriaブロス50ml中で、A600が0.6に達するまで増殖さ
せた。5g/lのグルコース、それぞれ1.25g/lのイーストエキストラクトおよびト
リプトン(Difco Laboratories)、7g/lのK2HPO4、8g/lのKH2PO4、1.66g/lの(
NH4)2SO4、1g/lのMgSO4・7H2O、2ml/lの微量金属溶液(74g/lのクエン酸三ナト
リウム、27g/lのFeCl3・6H2O、2.0g/lのCoCl2・6H2O、2.0g/lのNa2MoO4・2H2O、1.9
g/lのCuSO4・5H2O、1.6g/lのMnCl2・4H2O、1.4g/lのZnCl2・4H2O、1.0g/lのCaCl2・2
H2O、0.5g/lのH3BO3)、2ml/lのビタミン溶液(6g/lのチアミン・HCl、3.05g/l
のナイアシン、2.7g/lのパントテン酸、0.7g/lのピリドキシン・HCl、0.21g/lの
リボフラビン、0.03g/lのビオチン、0.02g/lの葉酸)、および100mg/lのカルベ
ニシリンからなる2lの複合バッチ培地を有する7-1-Applikon(Foster City,CA
)発酵槽に、接種物(10ml)を注入した。その培養物を12時間増殖させた後、リ
ン酸塩を含まず、そしてそれぞれ25ml/lの微量金属溶液およびビタミン溶液のみ
を含有する複合バッチ培地の40×溶液の連続的添加を開始した。この原材料添加
を培養物のA600が85に達するまで続け、その時点(約9時間)で、培養物を0.1mM
イソプロピルβ-D-チオガラクトピラノシドで誘導した。誘導後の4時間の培養
の間は、培養物に、100g/lのグルコース、100g/lのイーストエキストラクト、お
よび200g/lのトリプトンを含有する溶液を供給した。最後に、細胞を遠心分離(
8000×g、10分間)によって回収し、そしてさらに処理するまで−80℃で凍結し
た。
C-SAPを含有する細胞ペレット(湿重量約400g)を3倍容量の緩衝液B(10mM
リン酸ナトリウム(pH7.0)、5mM EDTA、5mM EGTA、および1mMジチオトレイ
トール)に再懸濁した。この懸濁液を氷上で124Mpaでマイクロフルイダイザー(
microfluidizer)に3回通した。得られた溶解物を、導電率が2.7mS/cm未満に下
がるまでNanoPure H2Oで希釈した。以降の全ての操作は室温で行った。
希釈した溶解物を、緩衝液C(20mMリン酸ナトリウム(pH7.0)、1mM EDTA)
で平衡化したStreamline SP陽イオン交換樹脂(300ml)の膨張ベッド(expanded
bed)に、100ml/分の上昇流でつめた。その樹脂を、きれいに見えるまで緩衝液
Cで洗浄した。次いで、70ml/分で洗浄を続けながら、プランジャーを2cm/分に
減速した。プランジャーがベッドから約8cm離れた時に上昇流を止め、そしてプ
ランジャーを充填ベッドの0.5cm以内まで移動させた。樹脂を70ml/分の下降流で
、A280がベースラインに達するまで、さらに洗浄した。次いで、緩衝液Cおよび
0.25M NaClを用いて、C-SAPを含有するタンパク質を同じ流速で溶出させた。
10000 NMolecular Masscoモジュール(Sartorius)を装着したSartocon Mini
クロスフロー濾過システムを用いて、この溶出液を緩衝液D(50mMホウ酸ナトリ
ウム(pH8.5)、1mM EDTA)に緩衝液交換した。次いで、試料を、緩衝液Dで平
衡化したSource 15S(30ml)のカラムに添加した。緩衝液D中0〜0.3M NaClの10
カラム容量直線勾配を用いて、30ml/分でC-SAPを溶出させた。
F. 細胞障害活性のアッセイ
ヌクレアーゼ処理ウサギ網状赤血球溶解液(Promega)における細胞非含有タ
ンパク質合成を測定するインビトロアッセイにおいて、組換えサポリンのリボソ
ーム不活化タンパク質活性を、天然型SAPのリボソーム不活化タンパク質活性と
比較した。イムノアフィニティー精製したサポリンの試料をPBSで希釈し、そし
て5μlの試料を氷上で、35μlのウサギ網状赤血球溶解液、および0.5μlのBrom
e Mosaic Virus RNA、1mMアミノ酸混合物(ロイシン非含有)、5μCiのトリチ
ウム化ロイシン、および3μlの水を含む10μlの反応混合液を加えた。アッセイ
チューブを30℃の水槽中で1時間インキュベートした。このチューブを氷中に移
し、そして5μlのアッセイ混合物を、3つずつ、Millititer HA 96ウェル濾過プ
レート(Millipore)のウェル中の75μlの1N水酸化ナトリウム、2.5%過酸化水
素に加えることにより、反応を停止した。赤色が試料から消えたときに、300μl
の氷冷した25%トリクロロ酢酸(TCA)を各ウェルに加え、そしてプレートをさら
に30分間氷上に放置した。減圧濾過をMilliporeバキュームホルダーを用いて行
った。ウェルを300μlの氷冷した8%TCAで3回洗浄した。乾燥後、円形濾紙を96
ウェルプレートから取り出し、液体シンチレーション技術で計数した。
組換えサポリンおよび天然型サポリンのIC50は約20pMだった。したがって、組
換えサポリン含有タンパク質は、天然型サポリンと比べて、完全なタンパク質合
成阻害活性を有する。
実施例2
FGFムテインの調製
A. 材料と方法
1. 試薬類
制限酵素と修飾酵素はBRL(Gaithersburg,MD)、Stratagene(La Jolla,CA)
およびNew England Biolabs(Beverly,MA)から購入した。
塩基性FGFコード配列を含有するプラスミドpFC80は、Farmitalia Carlo Erba
(Milan,Italy)のPaolo Sarmientos博士とAntonella Isacchi博士から譲り受け
た。プラスミドpFC80は、PCT出願番号WO90/02800とPCT出願番号PCT/US93/05702
に記述されており、これらのPCT出願の全内容は参考として本明細書中に援用さ
れる。pFC80中のbFGFコードDNAの配列は、PCT出願番号PCT/US93/05702と配列番
号52に記載されているものである。
プラスミド単離、コンピテント細胞の作製、形質転換およびM13操作は、公表
された手順(Sambrookら,Molecular Cloning,a Laboratory Manual,Cold Spri
ng Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY,1989)に従って行なった
。DNA断片の精製は、Bio 101(La Jolla,CA)から購入したGenecleanIIキットを
用いて行なった。異なる構築物の配列決定は、USB(Cleveland,OH)のSequenase
キット(バージョン2.0)を用いて行なった。
2. ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)ゲル電気泳動とウェスタンブロッティン グ
SDSゲル電気泳動を、20%ゲルを用いるPhastSystem(Pharmacia)で行なった
。ウェスタンブロッティングを、製造者の説明通りにPhastTransfer system(Ph
armacia)を使用し、電気泳動したタンパク質のニトロセルロースへの転移によ
り行なった。SAPと塩基性FGFに対する抗血清は、1:1000の希釈率で使用した。Da
vis,L.,Dibnerら(1986)Basic Methods in Molecular Biology,1頁(Elsevi
er Science Publishing Co.,New York)に記述されているように、西洋ワサビペ
ル
オキシダーゼ標識抗IgGを第2の抗体として使用した。
B. 部位特異的変異誘発による変異FGFの調製
システインからセリンへの置換を、Amersham(Arlington Heights,IL)インビ
トロ変異誘発システム2.1を用いるオリゴヌクレオチド特異的変異誘発によって
行なった。新しいアミノ酸をコードするオリゴヌクレオチドを、380B自動DNA合
成器(Applied Biosystems,Foster City,CA)を用いて合成した。
1. 変異誘発
システイン78のインビトロ変異誘発に使用されたオリゴヌクレオチドは、配列
番号52のヌクレオチド225〜241にわたるAGGAGTGTCTGCTAACC(配列番号56)であ
った。システイン96の変異誘発のためのオリゴヌクレオチドは、配列番号52のヌ
クレオチド279〜302にわたるTTCTAAATCGGTTACCGATGACTG(配列番号57)であった
。変異した複製形態のDNAをE.coli JM109株に形質転換し、単一プラークを拾っ
て、変異を確かめるために配列決定した。次いで、そのFGF変異遺伝子をM13から
切り出し、非変異形態の遺伝子を除去しておいた発現ベクターpFC80に連結し、E
.ColiJM109株に形質転換した。単一コロニーを拾い、そのプラスミドを、変異が
存在することを確認するために配列決定した。次いで、正しい変異を有するプラ
スミドをE.coli FICE2株に形質転換し、これらの形質転換由来の単一コロニーを
用いて、塩基性FGF変異体を得た。発酵ブロス1リットルあたり約20mgのタンパク
質を得た。
2. 変異FGFの精製
細胞を、100μg/mlアンピシリンを含むLBブロス20ml中で一晩増殖した。翌朝
、細胞をペレット化し、100μg/mlアンピシリンを含むM9培地500mlに移し、7時
間増殖した。その細胞をペレット化し、溶解溶液(10mMトリスpH7.4、150mM NaC
l、リゾチーム10μg/mL、アプロチニン10μg/mL、ロイペプチン10μg/mL、ペプ
スタチンA 10μg/mLおよび1mM PMSF;ペレット16gにつき45〜60ml)中に再懸濁
し、攪拌しながら室温で1時間インキュベートした。その溶液を3回凍結融解し、
2.5
分間超音波処理した。その懸濁液を遠心分離し、上清を取っておき、ペレットを
、リゾチームを含まない別容量の溶解溶液に再懸濁し、再び遠心分離し、そして
上清をプールした。抽出容量(40ml)を10mMトリス、pH7.4(緩衝液A)で50ml
に希釈した。そのプールを、緩衝液A中の150mM塩化ナトリウムで平衡化した5m
lのHi-Trapヘパリン-セファロースカラム(Pharmacia,Uppsala,Sweden)にロー
ドした。そのカラムを緩衝液A中の0.6M塩化ナトリウムと1M塩化ナトリウムで
洗浄し、次いで、緩衝液A中の2M塩化ナトリウムで溶出させた。その2M溶出
液のピーク画分(280nmにおける光学密度で決定される)をプールして、ゲル電
気泳動で純度を決定した。精製タンパク質の収量は、Cys78変異体については10.
5mg、Cys96変異体については10.9mgだった。
[C78S]FGFと[C96S]FGFの生物学的活性を、培養した副腎毛細血管内皮細胞
で測定した。1mlの10%ウシ血清-HDMEMを含む24ウェルプレートに、ウェルあた
り3000個の細胞を培養した(plate)。細胞を付着させ、試料を表記の濃度で3連で
添加し、37℃で48時間インキュベートした。等量の試料を添加し、さらに48時間
インキュベートした。培地を吸引し、細胞をトリプシン(容量1ml)で処理して
9mlのHematall希釈液に細胞を取り出し、Coulter Counterで数えた。その結果に
より、これら2つの変異体は、培養した内皮細胞の増殖を刺激する能力により判
断されたとおり、天然の塩基性FGFの実質的に完全な増殖活性を保持しているこ
とが示された。
実施例3
モノ誘導体化核酸結合ドメイン(MyoD)の調製
濃度4.1mg/mlのMyoDを0.1Mリン酸ナトリウム、0.1M塩化ナトリウム、pH7.5に
対して透析する。1.1モル過剰(無水エタノール156μl中の563μg)のSPDP(Pha
rmacia,Uppsala,Sweden)を添加し、その反応混合物を直ちに攪拌し、振とう台(
rocker platform)に30分間のせる。次いで、その溶液を同じ緩衝液に対して透析
する。Pharmaciaの説明書に従って、透析した溶液のアリコートを、誘導体化の
程度について調べる。誘導体化の程度は、典型的に、1モルの核酸結合ドメイン
につき0.79〜0.86モルのSPDPである。
誘導体化myoD(32.3mg)を0.1Mホウ酸ナトリウム、pH9.0中で透析し、透析緩
衝液中の25mM塩化ナトリウムで平衡化したMono S 16/10カラムにアプライする。
透析緩衝液中の25mM〜125mMの塩化ナトリウムの勾配で、遊離の核酸結合ドメイ
ンと、誘導体化された核酸結合ドメインを溶出させる。流速を4.0ml/分とし、4m
lの画分を回収する。画分のアリコートを、タンパク質濃度(BCA Protein Assay
,Pierce Chemical,Chicago,IL)と、還元剤によって放出されるピリジルチオン
についてアッセイした。個々の画分(25〜37)を、タンパク質濃度と、ピリジル
-ジスルフィド濃度について分析する。そのデータは、SPDPによる誘導体化のレ
ベルに従う分離を示す。最初の溶出ピークは、ほぼジ誘導体化されたmyoDからな
る。第2のピークはモノ誘導体化されており、第3のピークは誘導体化されてい
ない。ジ誘導体化物質は、これら3つのピークの約20%を占め、第2のピークは
約48%、第3ピークは約32%を占める。第2ピーク由来の物質をプールすると、my
oDに対するピリジル-ジスルフィドの平均比が0.95になる。タンパク質に対する
ピリジン-2-チオンの大きく異なる比を示した画分33を、そのプールから除いた
。0.85より大きく1.05未満のmyoDに対するSPDPの比を示した画分をプールし、0.
1M塩化ナトリウム、0.1Mリン酸ナトリウム、pH7.5に対して透析し、塩基性FGFに
よる誘導体化に使用する。
実施例4
改変された核酸結合ドメイン(MyoD)の調製
誘導体化の別法として、DNAのN-末端コード部分またはその近傍にシステイン
残基を付加することによってmyoDを改変する。次いで、得られたmyoDを、FGF上
の利用可能なシステインと反応させるか、またはリンカーもしくはFGFに付着し
たリンカーと反応させて、付加したCysを介して連結された結合体を生成するこ
とができる。
改変myoDを、myoDをコードするDNA(GenBank 受託番号X56677)を改変するこ
とによって調製される。CysをコードするDNAを、−1位またはN末端の10以下の
残基内のコドンに挿入する。得られたDNAを、pET11aおよびpET15bに挿入し、BL2
1細胞(NOVAGEN,Madison,WI)中で発現させる。
A. N- 末端に付加されたシステイン残基を有するmyoDの調製
myoDのセンス鎖(ヌクレオチド121〜144)に対応するプライマー#1はNdeI部位
を組み込み、成熟タンパク質の開始部位の5'側にCysコドンを付加する。
プライマー#2は、ヌクレオチド1054〜1077にわたる核酸結合ドメインのコード
配列を相補するアンチセンスプライマーであり、BamHI部位を含有する。
上述のプライマーを用いて、MyoD DNAを下記のようにPCRにより増幅する。myo
Dの完全長DNA(またはcDNA)を含有するクローン(1μl)を、10mMトリスHCl(p
H8.3)、50mM KCl、0.01%ゼラチン、2mM MgCl2、0.2mM dNTP、0.8μgの各プラ
イマーを含む100μlの最終容量に混合する。次いで、2.5UのTaqI DNAポリメラー
ゼ(Boehringer Mannheim)を添加し、その混合物に30μlのミネラルオイル(Si
gma)を重層する。インキュベートをDNAサーマルサイクラーで行なう。サイクル
は、変性工程(94℃で1分間)、アニーリング工程(60℃で2分間)および伸長工
程(72℃で3分間)を含む。35サイクル後、各反物の10μlアリコートを1.5%ア
ガロースゲルに流して増幅産物の正しい構造を確認する。
増幅したDNAをゲル精製し、NdeIとBamHIで消化し、NdeIとBamHIで消化したFGF
/myoD含有プラスミドにサブクローニングする。この消化とサブクローニング工
程により、FGFコードDNAとSAPの5'部分をヌクレオチド555〜560(配列番号52)
にあるBamHI部位まで除去し、この部分を天然の成熟SAPタンパク質の開始部位に
対して−1位にシステイン残基を含有するmyoD分子をコードするDNAで置換される
。
B. 天然タンパク質の4位または10位にシステイン残基を有する核酸結合ドメイ ンの調製
これらの構築物を、4位のSer残基または10位のVal残基をシステインで置換す
ることにより、天然タンパク質の4位または10位にシステイン残基を導入するよ
うに設計する。
TGTまたはTGCコドンを、4位または10位に組み込むプライマーを用いて、FGF-
核酸結合ドメイン融合タンパク質をコードする親プラスミドから、ポリメラーゼ
連鎖反応(PCR)によりmyoDを増幅する。
PCR条件は、以下のサイクルを用いて、上述のように行う:94℃で1分間の変性
工程、60℃で2分間のアニーリング工程および72℃で2分間の伸長を35サイクル。
増幅したDNAをゲル精製し、NdeIとBamHIで消化し、NdeIとBamHIで消化したpET11
aにサブクローニングする。この消化により、親FGF-myoDベクターからFGFと核酸
結合ドメインの5'部分(新たに付加したBamHIまで)が除去され、その部分が、
天然タンパク質の開始部分に対して4位または10位に位置にシステインを含有す
るmyoD分子で置換される。
得られたプラスミドをNdeI/BamHIで消化し、His-TagTMリーダー配列(配列番
号60)を有するpET15b(NOVAGEN,Madison,WI)(これもまた、NdeI/BamHIで消化さ
れた)に挿入する。
未改変のmyoDをコードするDNAを、同様にpET5bまたはpET11Aに挿入し、改変SA
P-コードDNAについて後述するように発現させる。
C. 改変された核酸結合ドメインコードDNAの発現
BL21(DE3)細胞を得られたプラスミドで形質転換し、実施例2に記述したよう
に培養する。ただし、全てのインキュベーションを37℃ではなく30℃で行なった
。簡単に述べると、単一コロニーを、LB AMP100中でOD600が1.0〜1.5になるまで
増殖し、次いで、IPTG(最終濃度0.1mM)で2時間誘導する。細菌をスピンダウン
(spin down)する。
D. 改変された核酸結合ドメインの精製
溶解緩衝液(20mM NaPO4、pH7.0、5mM EDTA、5mM EGTA、1mM DTT、0.5μg/ml
ロイペプチン、1μg/mlアプロチニン、0.7μg/mlペプスタチン)を、myoD細胞ペ
ースト(上述のように、BL21細胞中のpZ50B1から生成したもの)に、1.5ml緩衝
液/g細胞の比率で添加した。この混合物をポリトロン(Polytron)ホモジナイザ
ーで均一に懸濁し、マイクロフルイダイザー(microfluidizer)に2回通す。
得られた溶解液を50,000rpmで45分間遠心分離する。その上清を、SP緩衝液A
(20mM NaPO4、1mM EDTA、pH7.0)で、導電率が2.5mS/cm未満になるように希釈
する。次いで、その希釈した溶解液上清をSP-セファロースカラムにロードし、S
P緩衝液A中の0〜30%SP緩衝液B(1M NaCl、20mM NaPO4、1mM EDTA、pH7.0
)の直線勾配(合計6カラム容量)をアプライする。myoDを含有する画分を合わ
せる。得られた核酸結合ドメインは90%より大きな純度を有していた。緩衝液交
換工程を用いて、SP溶出液を50mM NaBO3、1mM EDTA、pH8.5を含む緩衝液(S緩衝
液A)にする。次いで、この試料を、S緩衝液Aで予め平衡化しておいたResourc
e Sカラム(Pharmacia,Sweden)にアプライする。SP緩衝液A中の0〜300mM NaC
lへの直線勾配の10カラム容量によって、純粋な核酸結合ドメインをカラムから
溶出させる。
この調製では、超遠心分離を用いて溶解液を明澄化したが、濾過や凝集剤(fl
oculent)の使用のような他の方法も使用できる。さらに、大量調製には、Strea
mline S(Pharmacia,Sweden)もまた使用してもよい。
実施例5
FGFムテインを含む結合体の調製
A. FGF ムテインの核酸結合ドメインへの結合
1. [C78S]FGF- 核酸結合ドメイン(CCFN2)および[C96S]FGF-核酸結合ドメイ ン(CCFN3)の化学合成
リン酸緩衝化食塩水に対して透析した[C78S]FGFまたは[C96S]FGF(1mg;56nmo
l)を、2.5mgのモノ誘導体化核酸結合ドメイン(塩基性FGF変異体に対して1.5モ
ル過剰)に添加し、振とう台上に一晩放置する。翌朝、紫外-可視波長スペクト
ルを測定し、既知の吸光係数で343nmにおいて吸収する(adsorb)ピリジルチオン
の放出により、反応の程度を決定する。塩基性FGF変異体に対するピリジルチオ
ンの比は、[C78S]FGFで1.05、[C96S]FGFで0.92である。反応混合物を、次の方法
で同様に精製のために処理する:反応混合物を、緩衝液A中の0.15M塩化ナトリ
ウムで平衡化したHiTrapヘパリン-セファロースカラム(1ml)に、0.5ml/分の流
速で通過させる。そのカラムを緩衝液A中の0.6M NaClと1.0M NaClで洗浄し、生
成物を緩衝液A中の2.0M NaClで溶出させる。画分(0.5ml)をゲル電気泳動と28
0nmにおける吸光度で分析する。ピークチューブをプールし、10mMリン酸ナトリ
ウム、pH7.5に対して透析し、同じ緩衝液で平衡化したMono S 5/5カラムにアプ
ライする。平衡化緩衝液中の0〜1.0M塩化ナトリウムの10ml勾配を用いて生成物
を溶出させる。純度をゲル電気泳動により決定し、ピーク画分をプールする。
これらの条件下で、実質上100%のFGF変異体がモノ誘導体化myoDと反応する。
各変異体上の遊離の表面システインは、遊離のスルフヒドリルとして作用するの
で、細菌から精製した後にシステインを還元する必要はない。得られた生成物を
ヘパリン-セファロースで精製し(データの記載なし)、こうして結合体のヘパ
リン結合活性が保持されていることを確認する。
2. 組換えFGFC78/96S-核酸結合ドメイン融合タンパク質(FPFN4)の発現
2段階法を用いて、組換えFGF[C78/96S]-myoDタンパク質(以下FPFN4)を産生
する。アンピシリン(100μg/ml)を含むLB培地250mlに、プラスミドを含有する
細菌の新しいグリセロールストックを接種する。インキュベーター振盪器中30℃
で、OD600が0.7になるまで細胞を増殖し、4℃で一晩保存する。翌日、細胞をペ
レット化し、新しいLB培地(アンピシリンなし)に再懸濁する。その細胞を5つ
の1リットルバッチに分割し、インキュベーター振盪器中30℃で、OD600が1.5に
なるまで増殖する。IPTGを最終濃度が0.1mMになるように加え、約2〜2.5時間増
殖を続けた後、遠心分離によって細胞を収集した。
実施例6
FGF-核酸結合ドメイン融合タンパク質の組換え産生
A. 概論
1. 細菌株とプラスミド
E.coli BL21(DE3)、BL21(DE3)pLysS、HMS174(DE3)およびHMS174(DE3)
pLysS株を、NOVAGEN(Madison,WI)から購入した。後述するプラスミドpFC80は
、WIPO国際特許出願番号WO 90/02800に記述されている。ただし、本明細書でpFC
80と呼ぶプラスミド中のbFGFコード配列は、配列番号52のヌクレオチド1〜465と
して記載の配列を有する。本明細書に記載するこのプラスミドを、出発物質とし
てpFC80を用いて、あるいはFGF-コードDNA(配列番号52)に連結したcIIリボソ
ー
ム結合部位(配列番号61)を含有するフラグメントから出発することにより調製
することができる。
E.coli JA221株(lpp- hdsM+ trpE5 leuB6 lacY recA1 F'[lacIq lac+ pro+]
)は、アメリカンタイプカルチャーコレクション(ATCC;Rockville,MD 20852)
から受託番号ATCC 33875として公けに入手できる。(JA221はまた、Northern Re
gional Research Center(NRRL),Agricultural Research Service,U.S.Departmen
t of Agriculture,Peoria,IL 61604)から受託番号NRRL B-15211として入手可能
である。Inouyeに対する米国特許第4,757,013号とNakamuraら,Cell 18 :1109-1
117,1979をも参照のこと)。INV1α株はInvitrogen(San Diego,Ca)から市販
されている。
B. FGF/ 核酸結合ドメイン融合タンパク質をコードするプラスミドの構築
1. FGF に連結したcIリボソーム結合部位をコードするDNAを含有するFGFM13の 構築
核酸結合ドメインコードDNAに、Amershamインビトロ変異誘発システム2.1を用
いる部位特異的変異誘発によって、Nco I制限部位を導入する。Nco I制限部位の
作製に使用するオリゴヌクレオチドを、380B自動DNA合成器(Applied Biosystem
s)を用いて合成する。Nco I部位を含有するこのオリゴヌクレオチドは、元の核
酸結合ドメインを含有するコード配列と置換する。
終止コドンが除去されたbFGFコード配列を作製するために、FGFコードDNAをM1
3ファージにサブクローニングし、部位特異的変異誘発に供する。プラスミドpFC
80は、pDS20(例えばDuesterら,Cell 30 :855-864,1982を参照のこと;米国特
許第4,914,027号、同第5,037,744号、同第5,100,784号および同第5,187,261号も
参照のこと;PCT国際出願番号WO 90/02800および欧州特許出願番号EP 267703 A1
も参照のこと)の誘導体である。それは、プラスミドpKG1800(Bernardiら,DNA
Sequence 1 :147-150,1990を参照のこと;McKenneyら(1981),383〜415頁,Ge
ne Amplification and Analysis 2: Analysis of Nucleic Acids by Enzymatic
Methods,Chirikjianら編,North Holland Publishing Company Amsterdamをも参
照のこと)とほとんど同じであるが、pDS20のヌクレオチド2440と2880との間のg
alKの遠位末端に余分な440bpを含有する点が異なる。プラスミドpKG1800は、ア
ンピシリン耐性遺伝子と複製起点を含有するpBR322の2880bpのEcoR I-Pvu IIを
含む。
プラスミドpFC80を、全galK遺伝子を配列番号52のFGFコードDNAで置換し、trp
プロモーター(配列番号62)とバクテリオファージラムダcIIリボソーム結合部
位(配列番号61;例えば、Schwarzら,Nature 272 :410,1978を参照のこと)を
、FGFコードDNAの上流に挿入し、作動可能に連結することによりpDS20から調製
される。Trpプロモーターを、プラスミドpDR720(Pharmacia PL Biochemicals)
から得るか、または配列番号62に従って合成することができる。プラスミドpFC8
0は、プラスミドpSD20の2880bpのEcoR I-BamH Iフラグメント、Trpプロモーター
領域をコードする合成Sal I-Nde Iフラグメント:
およびcIIリボソーム結合部位(配列番号61):
を含有する。
pFC80を次のように処理することにより、pFC80からFGFコードDNAを取り出す。
pFC80プラスミドをHga IとSal Iで消化した。これにより、FGF-コードDNAに連結
したCIIリボソーム結合部位を含有するフラグメントが生成する。得られたフラ
グメントをクレノウ試薬で平滑末端化し、平滑末端連結のためにSamIで開環し、
そしてアルカリ性ホスファターゼで処理したM13mp18に挿入する。終止コドンを
除去するために、ORIマイナス方向のインサートを、上述のようにAmershamキッ
トを用い、以下のオリゴヌクレオチド(配列番号63):GCTAAGAGCGCCATGGAGA(
これは、FGFカルボキシ末端セリンコドンとNco I制限部位の間に1ヌクレオチド
を含有する)を使って変異誘発させる。それは、以下の配列番号64を有する野生
型FGFコードDNAと置換する:
得られたM13mp18の変異誘導体(これはbFGFのカルボキシ末端セリンコドン後
の天然の終止コドンを欠く)をFGFM13と名づけた。FGFM13の変異誘発領域は、正
しい配列(配列番号65)を含有した。
2. FGF/MyoD 融合タンパク質をコードするプラスミドの調製
プラスミドFGFM13をNco IおよびSac Iで切断して、停止コドンが置換されたbF
GFコード配列に結合したCIIリボソーム結合部位を含むフラグメントを得る。
myoDコード配列を含有するM13mp18誘導体をまた制限エンドヌクレアーゼNco I
およびSac Iで切断し、FGFM13由来のbFGFコードフラグメントを、融合タンパク
質bFGF-myoDをコードするDNAへの連結により、そのM13mp18誘導体に挿入して、F
GF-核酸結合ドメイン融合遺伝子に結合したCIIリボソーム結合部位を含有するmp
FGF-myoDを作成する。
プラスミドmpFGF-myoDをXba IおよびEcoR Iで消化し、生じたbFGF-myoDコード
配列含有フラグメントを単離し、そしてEcoR IおよびXba Iで処理しておいたプ
ラスミドpET-11a(NOVAGEN,Madison,WIから入手可能;このプラスミドの説明に
ついては、米国特許第4,952,496号を参照のこと;またStudierら,Meth.Enz.1
85 :60-89,1990;Studierら,J.Mol.Biol.189 :113-130,1986;Rosenberg
ら,Gene 56 :125-135,1987をまた参照のこと)に連結する。
E.coli BL21(DE3)pLysS株(NOVAGEN,Madison,WI)を、この融合遺伝子を含
有するプラスミドで形質転換し得る。
プラスミドFGF/myoDをEcoR Iで消化し、その末端をヌクレオシド三リン酸およ
びクレノウDNAポリメラーゼの添加によって修復した後、そして次いでNde Iで消
化して、CIIリボソーム結合部位を有さないFGFコードDNAを放出し得る。このフ
ラグメントを、BamH Iで消化し、末端を修復処理しそしてNde Iで消化したpET11
aに連結する。生じたプラスミドは、T7転写ターミネーターおよびpET-11aリボソ
ーム結合部位を含む。
プラスミドFGF/myoDをEcoR IおよびNde Iで消化して、CIIリボソーム結合部位
を有さないFGFコードDNAを放出させ、そしてその末端を上述のように修復し得る
。このフラグメントを、BamH Iで消化し末端を修復処理したpET 12aに連結し得
る。
生じたプラスミドは、融合タンパク質をコードするDNAに操作可能に連結したOMP
T分泌シグナルをコードするDNAを含む。
3. FGF2- プロタミン融合タンパク質をコードするプラスミドの調製
プロタミンは、分子量約6.8kD、等電点12.175の小さい塩基性DNA結合タンパク
質である。その51アミノ酸のうち24アミノ酸は、強塩基性である。ヒトプロタミ
ンは、精子頭部にパッケージングするために、ゲノムDNAを濃縮することが示さ
れている。プロタミンの陽電荷は、DNAのリン酸骨格の負電荷と反応する。
FGFレセプターに結合し、そしてDNAに高い親和性で結合する能力を有するFGF-
プロタミン融合タンパク質を、E.coliでの発現のために構築する。ヒトプロタミ
ン遺伝子の配列は、GenBank(受託番号Y00443)から入手する。4つの重複オリゴ
ヌクレオチド(60マー)を作成し、そしてプロタミン遺伝子の増幅に使用する。
その増幅産物を精製し、そして細菌発現ベクターpET11a(Novagen)に連結する
。サブクローニングを容易にするために、そのプライマーにNco IおよびBamHI部
位を組み込む。20塩基の重複部分を有するそれら4つのオリゴ(2つのセンスおよ
び2つのアンチセンス)をアニールさせ、そしてPCRを用いてフラグメントを充填
および増幅することにより、フラグメントを合成する。そのPCR産物をNcoIおよ
びBamHIで消化し、pBluescript SK+にサブクローン化する。挿入物の配列を確認
する。次に、配列決定した生成物の下流をクローン化し、そして予めpET11a発現
プラスミド中にクローン化しておいたFGF2とインフレームとする。フラグメント
Aの作成に使用したオリゴは次の通りである(5'−3'):
コンピテント細菌細胞BL21(DE3)をpET11-FGF2-プロタミン構築物で形質転換
する。その細胞をまず、100μg/mlアンピシリンを含有するLBアガープレート上
に播種する。個々のコロニーから作製したグリセロールストックを1mlの新しい
LBブロスに加え、次いで250mlのLBブロスに加える。細胞をOD600が0.7になるま
で増殖させ、そしてIPTGで誘導する。その培養物を誘導の4時間後に採集する。
懸濁液を遠心分離し;その上清を保存し、ペレットを溶菌緩衝液に再懸濁し、再
び遠心分離し、そして上清をプールした。ペレットおよび上清のサンプルを、FG
F2に対する抗体を用いるウェスタン分析で分析することにより、各画分内の融合
タンパク質の割合を決定する。可溶性タンパク質を精製する。簡単に述べると、
細胞をペレット化し、緩衝液A(10mM EDTA、10mM EGTA、および50mM NaClを含
む10mMリン酸ナトリウム(pH6.0))に再懸濁し、そしてマイクロフルイダイザー(
Microfluidics Corp.,Newton,MA)に通すことによって細菌を破砕し、DNAをせん
断する。生じた混合物を希釈し、そして膨潤ベッド(expanded bed)Streamline
SP陽イオン交換樹脂上にのせる。そのカラムを、NaClの濃度が増大する段階的
勾配で洗浄する。溶出した物質を、融合タンパク質を含有する画分について、ウ
ェスタン分析法で分析する。それらの画分をプールし、希釈し、そしてヘパリン
-セファロースアフィニティーカラム上にのせる。洗浄後、結合したタンパク質
を、1M NaClを含む緩衝液、次いで2M NaClを含有する緩衝液で、batch-wose法で
溶出する。280nmにおける光学密度で決定した2M溶出液のピーク画分をプールし
、そしてゲル電気泳動およびウェスタン分析法によりその純度を決定する。その
最終的な物質プールを、20mM HEPES(pH7.4)、150mM NaClで平衡化したSephacryl
S-100のカラムにのせる。
ペレット中にある融合タンパク質を単離し、可溶化し、そしてリフォールディ
ングする。簡単に述べると、各培養ペレットを完全に融解し、緩衝液A(10mMTr
is、1mM EDTA(pH8.0)+0.1mg/mlリゾチーム)に再懸濁する。その混合物を氷上
で超音波処理し、16,000×gで遠心分離し、そして上清を廃棄する。封入体を可
溶化緩衝液(6Mグアニンジン-HCl、100mMTris、150mM NaCl、50mM EDTA、50mM E
GTA(pH9.5))で可溶化し、ボルテックスし、室温で30分間インキュベートし、35
,000×gで15分間遠心分離する。その上清を保存し、そして希釈緩衝液(100mM T
ris、10mM EDTA、1%モノチオグリセロール、0.25M L-アルギニン(pH9.5))で1:
10に希釈する。その物質を攪拌し、4℃で2時間ふたをして、次いで35,000×gで2
0分間遠心分離する。その上清を、5リットルのPBS(pH8.8)に対して4℃で24時
間、新しいPBSに3回交換しながら透析する。その物質を、サイズ排除スピンカラ
ムを用いて約10倍に濃縮する。次いで、リフォールディングした可溶性物質をゲ
ル電気泳動により分析する。
哺乳動物細胞におけるFGF-プロタミン融合タンパク質の発現は、制限酵素Nde
IおよびBamHIでその挿入物を切り出し、そしてそれを哺乳動物発現ベクターに連
結することによって達成し得る。
C. 組換えbFGF-核酸結合ドメイン融合タンパク質の発現
2段階法を用いて、組換えbFGF-myoDタンパク質(本明細書中以下でbFGF-核酸
結合ドメイン融合タンパク質)を生産する。
アンピシリン(50μg/ml)およびクロラムフェニコール(25μg/ml)を含む3
リットルのLBブロス、一晩培養物から得たpFS92プラスミド含有細菌細胞(BL21(
DE3)pLysS株)を接種する(1:100希釈)。細胞を振とう培養器中37℃でOD600が0
.7になるまで増殖させる。IPTG(Sigma Chemical,St.Louis,MO)を最終濃度が0.
2mMになるように添加し、1.5時間増殖させ続けてから、細胞を遠心分離した。
BL21(DE3)pLysS細胞を37℃ではなく30℃で増殖させた方が収量が向上するこ
とが、実験によってわかった。したがって、細胞を30℃でOD600が1.5になるまで
増殖させた後、誘導する。誘導後、約2〜2.5時間増殖させ続けてから、細胞を
遠心分離によって採集する。
ペレットを溶菌溶液(ペレット16gにつき45〜60ml;20mMTRIS(pH7.4)、5mM ED
TA、10%スクロース、150mM NaCl、リゾチーム100μg/ml、アプロチニン10μg/m
l、ロイペプチン10μg/ml、ペプスタチンA 10μg/ml、および1mM PMSF)に再懸
濁し、そして室温で1時間攪拌しながらインキュベートする。その溶液を3回凍
結融解し、そして2.5分間超音波処理する。その懸濁液を12,000×gで1時間遠心
分離する;生じた最初の上清を保存し、そしてペレットをリゾチームを含まない
新しい溶菌溶液に再懸濁する。再懸濁した物質を再び遠心分離して第2の上清を
作成し、それら2つの上清をプールして、ホウ酸緩衝化生理食塩水(pH8.3)に対
して透析する。
D. bFGF- 核酸結合ドメイン融合タンパク質のアフィニティー精製
実施例5.Cで得たbFGF-核酸結合ドメイン融合タンパク質を含む30mlの透析溶液
を、0.15M NaClを含有する10mM TRIS(pH7.4)(緩衝液A)で平衡化したHiTrapヘ
パリン-セファロースカラム(Phrmacia,Uppsala,Sweden)にアプライする。その
カラムをまず平衡化緩衝液で洗浄し;次に0.6M NaClを含有する緩衝液A中で洗
浄し;さらに1.0M NaClを含有する緩衝液A中で洗浄し;そして最後に、2M NaCl
を含有する緩衝液A中で1.0mlの画分に溶出する。サンプルをELISA法でアッセイ
した。
bFGF-核酸結合ドメイン融合タンパク質は、天然型bFGFおよび組換えにより生
産されたbFGFと同じ濃度(2M NaCl)でヘパリン-セファロースカラムから溶出す
る。このことは、ヘパリン親和性がbFGF-SAP融合タンパク質に保持されているこ
とを示す。
E. ウェスタンブロットによるbFGF-核酸結合ドメイン融合タンパク質の特徴づ け
SDSゲル電気泳動を、20%アクリルアミドゲルを用いるPhastsystem(Pharmaci
a)で行なう。ウェスタンブロッティングは、製造者により記載されるように、
電気泳動したタンパク質をPhastTransferシステム(Pharmacia)を用いて、ニト
ロセルロースに転写することにより達成する。bFGFに対する抗血清を1:1000の希
釈率で使用する。西洋ワサビペルオキシダーゼ標識抗IgGを二次抗体として使用
する(Davisら,Basic Methods in Molecular Biology,New York,Elsevier Scie
nce Publishing Co.,1-338頁,1986)。
抗FGF抗血清は、核酸結合ドメイン(35,000)およびbFGF(18,000)の個々の
分子量の和に相当する分子量約53,000のタンパク質に結合するはずである。
実施例7
プロテアーゼ基質をコードするリンカーを含有する
FGF-核酸結合ドメイン複合体の調製
A. プロテアーゼ基質をコードするオリゴの合成
センス鎖がプロテアーゼ基質をコードする相補的な一本鎖オリゴを、サイクロ
ンマシン(cyclone machine)(Millipore,MA)を製造者により提供された説明
書に従って使用することによって合成するか、またはMidland Certified Reagen
t Co.(Midland,TX)もしくはNational Biosciences,Inc.(MN)により作成した
。以下のオリゴを合成した。
1. カテプシンB基質リンカー
2. カテプシンD基質リンカー
3. トリプシン基質リンカー
4. Gly4Ser
5. (Gly4Ser)2
6. (Ser4Gly)4
7. (Ser4Gly)2
8. トロンビン基質リンカー
9. エンテロキナーゼ基質リンカー
10.第Xa因子基質
B. FGF- リンカー-核酸結合ドメインをコードするDNA構築物の調製
相補的なオリゴを95℃で15分間加熱することによりアニールし、室温に冷却し
た後、次いで4℃で1分〜約1時間インキュベートする。インキュベート後、オ
リゴをNcoIで消化し、そしてアルカリホスファターゼ(Boheringer Mannheim)
で処理しておいたNcoI消化プラスミドに、3:1(挿入物:ベクター)の比で、15
℃で一晩連結する。
細菌(Novablue(NOVAGEN,Madison,WI))をその連結混合物(1μl)で形質転
換し、そしてプラスミドに依存してLB-ampまたはLB-Kanに播種する。コロニーを
選択し、クローンを単離し、そして配列決定することにより、挿入物の方向を決
定する。正しい方向のクローンを用いて、発現株BL21(DE3)株(NOVAGEN,Madison
,WI)を形質転換する。グリセロールストックを単一形質転換コロニーから生成
する。形質転換株を実施例2に記載したように培養し、そしてリンカーを有する
融合タンパク質を発現させた。
カテプシン基質(FPFS9)、カテプシンD基質(FPFS5)、Gly4Ser(FPFS7)、(
Gly4Ser)2(FPFS8)、トリプシン基質(FPFS6)、(Ser4Gly)4(FPFS12)、およ
び(Ser4Gly)2(FPFS11)リンカーを含有する代表的融合タンパク質のDNA配列お
よびアミノ酸配列を、それぞれ配列番号72〜78に記載する。
実施例8
β-ガラクトシダーゼをコードするプラスミド
で複合体化したFGF-ポリ-L-リジン(FGF2-K)
A. ポリ-L-リジンの誘導体化
平均長13、39、89、152および265のポリリジンポリマー(K13、K39、K84、K15 2
、K265)を商業的供給者(Sigma,St.Louis,MO)から購入し、0.1M NaPO4、0.1M
NaCl、1mM EDTA、pH7.5(緩衝液A)に3〜5mg/mlの濃度で溶解する。約30mgの
ポリ-L-リジン溶液を、0.187mlの3mg/ml N-スクシンイミジル-3(ピリジルジチ
オ)プロプリオネート(N-succinimdyl-3(piridyldithio)proprionate)(SPDP
)を含有する無水エタノールと混合して、SPDP/ポリ-L-リジンのモル比を1.5に
し、それを室温で30分間インキュベートする。次に、その反応混合物を4リット
ルの緩衝液Aに対して室温で4時間透析する。
B. FGF2-3 に対する誘導体化ポリリジンの結合
28.5mgのポリ-L-リジン-SPDPを含有する溶液を、FGF2-3([C96S]-FGF2)12.9m
gを含有する緩衝液Aに加え、4℃で一晩インキュベートする。ポリ-L-リジン-SP
DP/FGF2-3のモル比は約1.5である。インキュベーション後、その結合反応混合物
を6mlのResource S(Pharmacia,Uppsala,Sweden)カラムにアプライする。20mM
NaPO4、1mM EDTA、pH8.0(緩衝液B)中0.15Mから2.1M NaClへの24カラム容量に
わたる勾配を、溶出に使用する。FGF2-3/ポリ-L-リジン結合体(FGF2-Kという)
は、約1.8〜2M NaCl濃度でカラムから溶出する。未反応のFGF2-3は、0.5〜0.6M
NaClで溶出する。
FGF2-Kを含有する画分を濃縮し、20mM HEPES、0.1M NaCl、pH7.3の緩衝液への
交換のために、ゲル濾過カラム(Sephacryl S100)にロードする。サイズ排除HP
LCで決定したFGF-K152の分子量は約42kDである。この結合手順がFGF2-3のヘパリ
ン結合能を妨害するかどうかを決定するために、化学結合体FGF2-Kをヘパリンカ
ラムにロードし、そのカラムから1.8〜2.0M NaClで溶離させる。これに対して、
結合体化していないFGF2-3は、1.4〜1.6M NaClでヘパリンから溶離する。このこ
とは、ポリ-L-リジンがFGF2-3のヘパリン結合能に寄与することを示唆している
。
ポリ-L-リジン152のヘパリン結合能は決定されていない;ポリ-L-リジン84を、
約1.6M NaClで溶離する。ヒストンHI-ポリリジンを購入した。チトクロームCを
本明細書中の記載のようにポリリジンに結合した。
FGF2-Kのサンプルを非還元条件および還元条件下でSDS-PAGEで電気泳動する。
このタンパク質は、FGFと同じ分子量で移動する。非還元条件下では、結合体は
電荷密度が高いので、ゲルに入らない(図1、レーン1、2、非還元条件;レー
ン3、4、還元条件)。
ウシ大動脈内皮細胞を用いる標準的増殖アッセイを行なって、この結合体化手
順がFGF2-3の有糸分裂誘発刺激能を減少させるかどうかを決定する。その結果か
ら、FGF2-Kは増殖の刺激に関してFGF2-3と等価であることが明らかである(図2
)。
C. FGF2-3- ポリ-L-リジン-核酸複合体形成
複合体形成に関する最適条件を確立する。様々な量(0.2〜200μg)のβ-ガラ
クトシダーゼをコードするプラスミド核酸pSVβまたはpNASS-β(プロモーター
を欠く)を、20mM HEPES(pH7.3)、0.15M NaCl中で、100μgのFGF2-Kとゆっく
りと混合する。その反応液を室温で1時間インキュベートする。FGF-リジン複合
体に対する核酸の結合を、HincII制限エンドヌクレアーゼで切断した32P標識SV4
0-β-gal核酸を用いるゲル移動度シフトアッセイで確認する。簡単に述べると、
SV40β-gal核酸をHincII制限エンドヌクレアーゼで消化し;末端をウシ腸アルカ
リホスファターゼで脱リン酸化した後、T4PNKで標識する。32P標識核酸35ngの各
サンプルに対して、様々な量のFGF-ポリリジン複合体を混合物に加える。そのタ
ンパク質/核酸混合物を、1×TAE緩衝液を用いてアガロースゲルで電気泳動する
。放射標識DNAに対する複合体の結合は、その複合体がウェルの上端にシフトす
ることにより示される(図3)。図3Dに見られるように、10ng程度のK84でも、
結合を示す制限フラグメントの完全なシフトを引き起こす。K13では、100ngのポ
リ-L-リジンが必要であった(図3C)。K265では10ngが必要であった(図3E)。
ポリ-Lリジンの最適な長さおよび重量比を、異なる長さのポリ-リジンに対す
るFGF2-3の結合によって決定する。β-ガラクトシダーゼをコードするDNAを、1
0:1、5:1、2:1、1:1および0.5:1(それぞれ図4のレーン1〜5)(w/w)比で結合
体と複合化させた。これらFGF2-K複合体のDNA結合能を、プラスミドDNAの細胞内
への取り込みを促進するFGFの能力を測定することによって決定した。FGF2-K結
合体を、DNAに対してタンパク質の種々比で、pSVβ-galDNAを細胞内に送達する
それらの能力について評価した(図4)。
簡単に述べると、複合体を室温で1時間インキュベートした後、COS細胞に48時
間加えた。細胞抽出物を調製し、β-gal酵素活性についてアッセイした。簡単に
述べると、細胞を1mlのPBS(Ca+2およびMg+2非含有)で洗浄し、溶解した。その
溶解物をボルテックスし、細胞残渣を遠心分離で除去した。その溶解液を、製造
者(Promega,Madison,WI)により推奨されるように、β-gal活性についてアッセ
イした。β-gal活性を総タンパク質量に対して正規化した。図4のレーン3からわ
かるように、2:1(w/w)比のFGF2-K:DNAが最大の酵素活性を与えた。
さらに、遺伝子発現の増大と相関するトロイド形成を電子顕微鏡で評価した。
2:1のタンパク質対DNA比における典型的トロイドを図5の上図に示す。低い比(
例えば0.5:1)では、トロイド構造は全く形成しないか、部分的にしか形成しな
い(図5の下図)。
増殖アッセイを行なって、濃縮された核酸がFGF2-Kの同族レセプターへの結合
能および有糸分裂誘発刺激能に対して影響を有したかどうかを決定する。この増
殖アッセイは、最大用量の核酸(200μg)だけが、FGF2-3+ポリ-L-リジン+DNA
と比べて、増殖に対するわずかな阻害効果を有することを示す(図6)。
タンパク質:DNA比が2:1のFGF2-K84-DNAをCOS細胞およびABAE内皮細胞株に導
入する。これらの細胞は共にFGFレセプターを発現する。続いて、それらの細胞
をβ-ガラクトシダーゼ酵素活性についてアッセイする。COS細胞およびABAE細胞
をカバーグラス上で生育し、異なるFGF2-K:DNA比で48時間インキュベートする
。次いで、細胞を固定し、X-galで染色する。最大のβ-ガラクトシダーゼ酵素活
性は、FGF2-3-ポリリジン結合体100μgにつき50μgのpSVβを使用する場合に見
出される。
FGF2-K84-pSVβ-galを、2:1のタンパク質対DNA比で、種々の細胞株に添加し、
そして48時間インキュベートした。細胞抽出物を調製し、β-gal活性および総タ
ンパク質についてアッセイした。図7Aに示されるように、COS、B16、NIH3T3、お
よびBHK細胞株は、すべて複合体を取り込み、β-galを発現させることができた
。
β-galの発現は、細胞内への標的化のためにFGF2を必要とする。pSVβまたはp
NASSβプラスミドDNAを、FGF2-K84と共に(図7Bのレーン1、2)もしくはFGF2-K8
4なしで(レーン3、4)、室温で1時間インキュベートした。複合体をCOS細胞に4
8時間添加した。細胞抽出物をβ-gal活性についてアッセイし、総タンパク質に
対して正規化した。プラスミドをFGF2/K84と複合化させない限り、バックグラウ
ンドβ-gal活性しか見られなかった。β-galの発現は、時間および用量の両方に
依存することが見出される(図7Cおよび7D)。
このレセプター媒介性遺伝子送達系の感度を、複合体形成に関して最適化した
FGF2-K/DNA比を用いて決定する。様々な量のFGF2-K/DNA複合体を細胞に添加する
。100μgのFGF2-Kを50μgのpSVβと室温で1時間混合した。COS細胞および内皮細
胞を、様々な量の濃縮物質(0ng、1ng、10ng、100ngおよび10,000ng)と共にイ
ンキュベートする。細胞を48時間インキュベートし、次いでβ-ガラクトシダー
ゼ活性についてアッセイした。さらに、カバーグラス上で増殖した細胞を1000ng
のFGF2-K-DNAで48時間処理し、次いで固定し、X-galを用いて染色する。そのβ-
gal酵素アッセイにより、材料の量の増加とともに、酵素活性が増大することが
明らかとなる(図7D)。細胞をX-galと共にインキュベートすると、カバーグラ
ス上の細胞の約3%で、細胞質全体が青く染色されることが示される。
複合体の標的化は、FGFレセプターに特異的である。まず、図8Aに見られるよ
うに、FGF2-K84-pSVβ-galは酵素活性をもたらしたが(レーン1)、FGF2+K84+D
NA(レーン2)、FGF2+DNA(レーン3)、K84+DNA(レーン4)、DNA(レーン5
)、FGF2-K84(レーン6)、FGF2のみ(レーン7)およびK84のみ(レーン8)
ではバックグラウンドレベルの活性しか認められなかった。β-galの発現は、遊
離のFGF2をトランスフェクション中に加えると、特異的に阻害される(図8B)。
さらに、ヘパリンの添加は、β-galの発現を弱くする(図8C)。さらに、ヒスト
ンHIおよびチトクロームCには、pSVβ-galを送達する効果がなかった(図8C)
。
これらの結果は全体として、標的化されたDNAが高親和性FGFレセプターを介し
てレセプター保持細胞内に導入されるという仮説を支持する。ヒストンは硫酸ヘ
パリンを結合し得るが、シグナルを誘発することができないので、DNAの導入は
、低親和性FGFレセプターまたは非特異的エンドサイトーシスとは無関係である
ようである。
D. エンドソーム崩壊ペプチドの効果
標的化は、エンドソームを介する複合体の通過によって媒介される。トランス
フェクションに先立って複合体に加えたクロロキノンは、β-gal活性を8倍増大
させた(図9A)。
これに基づき、エンドソーム崩壊ペプチドの効果を評価した。インフルエンザ
ウイルス由来のペプチドINF7、GLF EAIEGFIEN GWEGMIDGWYGCを合成した。FGF2-K
84(5μg)およびpSVβ-galプラスミドDNA(5μg)の複合体を形成した。この比
では、DNAの負電荷の約半分が複合体によって中和された。ポリ-L-リジンK84を
さらに加えて、そして残りのDNAに対する結合を飽和させた。INF7ペプチドを30
分後に加えた。その複合体をCOS細胞に加え、β-gal活性を48時間後および72時
間後にアッセイする。
DNAを中和してかつINF7を複合化させるのに必要な遊離ポリリジンの量を決定
した。FGF2-K48/pSVβ-gal複合体に対して、4、10または25μgのポリリジンを
加えた。これらの複合体のそれぞれに、4種類の濃度のINF7を加えた。最大のβ-
gal発現は、4μgのK84および12μgのINF7で見られた(図13A)。より多量のポリ
-リジンを使用すると、より多くの細胞死が起こった。4μgのポリリジンを使用
して、INF7の至適量を決定した。図13Bに見られるように、24μgのINF7が最大の
β-gal活性をもたらした。72時間時点では、48μgのINF7が最大のβ-gal活性(
約20〜32倍増大)をもたらした(図13C)。
エンドソーム崩壊ペプチドを複合体内に含めると、β-galの発現が26倍増大し
た(図9B)。この発現レベルの増大と同時に、β-galを発現する細胞数も増大し
た。図9Cに見られるように、エンドソーム崩壊ペプチド(EDP)が存在する場合
(右図)、EDPが存在しない場合(左図)の0.1%〜0.3%と比較して、1%〜5
%の細胞がβ-galを発現させた。
実施例9
SAP DNAプラスミドに結合したFGF/ポリ-L-リジンの細胞傷害活性
細胞傷害性アッセイによって、細胞死滅因子コード物質(cytocide-encoding a
gent)でトランスフェクションされた後の生存可能な細胞を測定する。FGF-2がレ
セプター結合内面化リガンドである場合は、FGFRを発現するCOS7細胞を、標的と
して使用し得、そして検出できるレベルでFGF-2レセプターを発現しないT47Dを
、陰性コントロール細胞として使用し得る。
細胞を、5%FBSを補充したRPMI 1640中、38,000細胞/ウェルおよび48,000細胞
/ウェルで、12ウェル組織培養プレートに播種する。複合体FGF2-K/pZ200M(サポ
リンを発現するプラスミド)をCOS7細胞またはT47D細胞と共に48時間インキュベ
ートする。コントロールは、FGF2-Kのみ、pZ200Mのみ、およびFGF-2+ポリ-L-リ
ジン+pZ200Mを含む。インキュベート後、Mg++およびCa++非含有PBSで細胞をリ
ンスする。0.1%のトリプシンで10分間添加し、細胞を採集し、そして洗浄する
。各ウェルから得た細胞数を、Coulter粒子計数器(または同等の方法)で決定
する。FGF2-K/pZ200Mと共にインキュベートした細胞の細胞数が、FGF2-Kまたはp
Z200Mのみの場合と比較して統計学的に有意に減少することは、十分な細胞傷害
性を示す。
FGF2-ポリリジン-DNASAP複合体は、選択的な細胞傷害性を示す。植物のRIPで
あるサポリンの哺乳動物細胞における発現を最適化するために、好ましい哺乳動
物コドンを用いてサポリン遺伝子を合成し、そして翻訳開始のための「コザック
」配列を導入した。次いで、その合成遺伝子をSV40プロモーター発現ベクターお
よび無プロモーター発現ベクターにクローン化した。SAPコードDNAからのSAPの
発現は、哺乳動物リボソームがそのタンパク質(SAP)を、合成されたSAPによる
その不活化の前に、合成し得る場合にのみ可能であるので、その合成遺伝子によ
ってコードされるサポリンの酵素活性を試験した。SAPをT7/SP6プロモータープ
ラスミドにクローン化し、T7RNAポリメラーゼを用いてセンスRNAを調製した。次
いで、そのRNAをインビトロ翻訳アッセイで哺乳動物に添加した。この無細胞イ
ンビトロ翻訳アッセイからの結果は、哺乳動物系内で発現したサポリンがタンパ
ク質突然変異生成の発現を阻害し得ることを明確に示す(図10)。溶解物に添
加すると、SAP mRNAは、サポリンタンパク質の予想分子量を有するタンパク質に
翻訳される(レーン2)。同様に、ルシフェラーゼmRNAを溶解物に添加すると、
ルシフェラーゼタンパク質と一致する分子が検出される(レーン3)。これに対
し、SAP mRNAをルシフェラーゼmRNAと一緒に、またはルシフェラーゼmRNAの30分
前に溶解物に添加すると、サポリン活性が検出される(レーン4および5)。
SAP DNAによる細胞のトランスフェクションは細胞傷害性を示す。CaPO4を用い
て、サポリンをコードする哺乳動物発現ベクターをNIH 3T3細胞で一時的に発現
させると、疑似トランスフェクションされた細胞(レーン1)またはβ-galをコ
ードするDNAでトランスフェクションされた細胞(レーン2)と比較して、細胞の
生存率に65%を超える減少(レーン3)が認められる(図11)。
FGF2-KがSAPをコードするプラスミドDNAをFGFレセプター保有細胞内に転移さ
せ得るかどうかを決定するために、FGF2-KをpSV40-SAPプラスミドDNAと2:1(w:w
)の比で縮合させた。BHK 21細胞およびNIH 3T3細胞を標的細胞として使用した
。細胞(24,000細胞/ウェル)をFGF2-K-DNASAPまたはFGF2-K-DNAβ-gal複合体の
いずれかと共にインキュベートした。72時間のインキュベーションの後、細胞数
を決定した。図12に示すように、細胞をFGF2-K-DNASAP複合体と共にインキュベ
ートすると、FGF2-K-DNAβ-gal複合体と共にインキュベートした細胞に比べて、
細胞数に有意な減少が起こる。
例示の目的ため、本明細書は本発明中に特定の実施態様を記載したが、本発明
の精神および範囲から逸脱することなく種々の改変が可能なことが、上述の説明
から理解されるだろう。従って、添付の請求の範囲によるほかは、本発明は限定
されない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Compositions containing nucleic acids and ligands for therapeutic treatmentTechnical field
The present invention generally relates to the treatment of disease, and more particularly, to the treatment of cells in a therapeutic manner.
Receptor binding internals for altering function, gene expression or viability
Preparation of Complex Containing Rising Ligand NABD and Cell Killing Factor Encoding Substance
And use.Background of the Invention
The primary goal of treating neoplastic and hyperproliferative disorders is to touch normal cells
Is to remove abnormally growing cells. Various methods provide treatment
But are not under development to provide the required degree of specificity.
One method of treatment is to provide a toxin. Immunotoxins and cytotoxins
Between the toxin molecule and either an antibody or a factor that binds to a receptor on the target cell
It is a protein conjugate. Three major problems can limit the usefulness of immunotoxins.
First, antibodies can react with more than one cell surface molecule, thereby causing multiple cells
Resulting in delivery to the mold, possibly including normal cells. Second, even if the antibody is specific
Even though the antibody-reactive molecule can be present on normal cells. Third, toxin molecules
Can be toxic to cells prior to delivery and internalization. Fine
Vesicle toxins suffer from similar disadvantages of specificity and toxicity. Of immunotoxins and cytotoxins
Another limitation in therapeutic use is the relatively low therapeutic dose versus toxic dose
It is a ratio. In addition, a sufficient concentration of toxin is required to ensure that the drug exerts its desired activity.
Directing to the resulting cytoplasm and subcellular fraction can be difficult.
Given these limitations, cytotoxic therapies transfer DNA encoding the toxin into cells.
Have been attempted using viral vectors to deliver to Currently used
If eukaryotic viruses such as retroviruses are used, they will
Can recombine with A to give an infectious virus. In addition, retroviral vectors
,
Limited in vivo use, often inactivated by complement system
. Retroviral vectors also lack specificity in delivery;
A large percentage, if not all, of the receptors for the Lus vector
Present on. Therefore, infection with such a viral vector is the same as that of abnormal cells.
Normal cells as described above. Because of this general mechanism of infection, viral vectors
It is not desirable to encode the cytotoxic molecule directly.
Nucleic acid delivery may result in cytotoxicity such as reduced toxicity prior to internalization
Provides benefits for delivery of soluble proteins, but is not available in current systems
There is a need for high specificity of delivery.
More effective in terms of issues related to gene therapy, and such
There is a strong need for improved treatments without disadvantages. The present invention relates to other
It has increased specificity and provides more target cells, while providing related benefits.
Develop the use of a conjugate to deliver an amount of nucleic acid.Summary of the Invention
The present invention generally provides for therapeutic compositions. In one aspect, the composition
The product has the formula: receptor binding internalized ligand-nucleic acid binding domain-cell
A death factor-encoding substance. Receptor binding internalized ligands
A polypeptide that is reactive with cell surface receptors and has a nucleic acid binding domain
Binds, the cell killing factor-encoding substance encodes a cell killing factor, and
A nucleic acid molecule that binds to the main and the composition binds to a cell surface receptor.
And intercalates the cell killing factor-encoding substance into cells having the receptor.
Narize. In another aspect, the composition has the formula:
Narizing ligand-nucleic acid binding domain (comain) -prodrug-encoding substance,
Having.
In certain embodiments, the receptor binding internalizing ligand is FG
Reactive with F receptor, VEGF receptor, HBEGF receptor, or cytokine
Is a polypeptide. In another embodiment, the cell killing factor-encoding substance is
Inhibits protein synthesis and preferably ribosome-inactivating proteins, most preferably
Preferably, it encodes a protein that is a saporin. This protein is used in other
In embodiments, it is gelonin or diphtheria toxin. In other embodiments,
The prodrug-encoding substance encodes HSV-thymidine kinase.
The nucleic acid binding domain is, in one embodiment, poly-L-lysine. other
In embodiments, the nucleic acid binding domain is a helix-turn-helix motif.
Protein, homeodomain protein, zinc finger motif protein
Quality, steroid receptor protein, leucine zipper motif protein,
Helix-loop-helix motif proteins and β-sheet motifs
It is a transcription factor selected from the group consisting of proteins. In another embodiment, the core
The acid binding domain binds nucleic acid non-specifically, and poly-L-lysine, protamine
, Histones and spermidine. In a preferred embodiment
In addition, the nucleic acid binding domain is a ribosome-inactivating protein such as saporin
Bind to coding region. In another preferred embodiment, FGF is attached to poly-L-lysine.
Be combined.
In yet another embodiment, the cell killing factor-encoding substance is α-crystallized.
Γ-crystallin, α-fetoprotein, CEA, prostate specific antigen, erbB-2,
Tyrosinase, α-actin, c-myc, VEGF receptor, FGF receptor or cytochrome
Contains a tissue-specific promoter, such as Clin D.
In another aspect, the composition also contains a linker. In various embodiments,
The linker increases the flexibility of the conjugate and (GlymSerp)n, (AlaAlaProAla)nso
Where n is 1-6, m is 1-6, and p is 1-4
Or the linker is a disulfide bond.
In yet another aspect, the composition has the formula:
Gand-a cell killing factor-encoding substance-a nucleic acid binding domain, wherein the receptor
Is bound to a cell killing factor-encoding substance and
The vesicle killing factor-encoding substance binds to the nucleic acid binding domain to form a complex.
In another aspect, the invention is directed to preventing excessive cell proliferation in the anterior eye after surgery
Treatment of corneal turbidity after excimer laser surgery, closure of travel ectomy
Prevent chains, prevent pterygium recurrence, macular degeneration, diabetic retinopathy and proliferative vitreous network
film
Hyperproliferative after eyes like proliferative virtreal retinopathy
For treatment of disease, procedures (eg, vein transplantation, endarterectomy and arteriovenous shunt)
Treatment of smooth muscle cell hyperplasia after wound healing response to
Provide a way to: In these aspects, an effective amount of the composition is administered.
You.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figure 1 shows SDS-PAGE of FGF2-K152 under non-reducing (left) and reducing (right) conditions.
It is a photograph of. Lane 1, FGF2-K152; Lane 2, FGF2; Lane 3, FGF2-K152;
Lane 4, FGF2. White arrows indicate substances that cannot enter the gel. Black arrows correspond to FGF2
2 shows protein bands.
Figure 2 shows bovine motility in response to FGF2 (closed squares) and FGF2-K152 (open circles) conjugates
4 is a graph showing proliferation of vascular endothelial cells.
FIG. 3 shows the effect of various lengths of poly-L-lysine on the ability to interact with DNA.
It is a photograph of the gel shown. 35 ng of labeled DNA was added to increasing concentrations of either FGF2 or FGF2-K
Lane 1, 0 ng; lane 2, 0.1 ng; lane 3, 1 ng; lane 4
Lane 5, 20 ng; lane 6, 35 ng; lane 7, 100 ng. Panel A: FGF2;
Panel B, FGF2-K152; Panel C, FGF2-K13; Panel D, FGF2-K84; Panel E, E
GF2-K267; panel F, FGF2-K39. Shows the length of digested DNA.
Figure 4 shows the transfection of FGF2 / poly-L-lysine / DNAβ-gal into COS cells.
4 is a chart showing the activity of β-gal after the activation. Lane 1, FGF2 / poly- for DNA
Lanes 2, 5: 1 ratio; lanes 3, 2; 10: 1 (w / w) ratio of L-lysine conjugate;
Lane 4, 1: 1 ratio; lane 5, 0.5: 1 ratio. The five bars are (left
To right), FGF2, FGF2-K13, FGF2-K39, FGF2-K84, and FGF2-K152.
FIG. 5 is a toroid style photograph observed by an electron microscope. Upper panel
Shows examples of toroids; lower panel shows incomplete toroids.
FIG. 6 is a graph showing the proliferation of bovine aortic endothelial cells. In the upper panel
, Cells were treated with FGF2-K152-DNA; in the lower panel, cells were treated with FGF2, K152 and
And a mixture of DNA.
FIG. 7A shows COS cells of FGF2 / poly-L-lysine / pSVβ-gal (lane 1), B16 cells
(Lane 2), NIH 3T3 cells (lane 3), and BHK cells (lane 4).
It is a graph which shows (beta) -gal activity after transfection.
FIG. 7B is a graph showing β-gal expression in COS cells.
1 and 3) or pNASSβ-gal (lanes 2 and 4) together with FGF2-K84 (lane 1
2) or incubated without FGF2-K84 (lanes 3, 4) and complex
Was incubated on COS cells for 48 hours.
FIG. 7C shows either the plasmid alone or the FGF2 / K84 / pSβ-gal complex.
Showing the activity of β-gal activity at various time points after transfection
It is. -Δ-, DNA alone;-■-, FGF2-K84-DNA.
FIG. 7D shows β-g after transfection of various concentrations of FGF2 / K84 / pSVβ-gal.
It is a graph which shows al activity. Lane 1, 0 μg; Lane 2, 0.1 μg; Lane 3, 1 μg
Lane 4, 5 μg; lane 5, 10 μg.
FIG. 8A shows FGF2-K84-pSVβ-gal (lane 1), FGF2 + K84 + pSVβ-gal (lane 1).
2), FGF2 + pSVβ-gal (lane 3), K84 + pSVβ-gal (lane 4); pSVβ-gal
(Lane 5), FGF2-K84 (lane 6), FGF2 (lane 7) and K84 (lane 8)
FIG. 7 is a graph showing β-gal activity in COS cells after transfection of FIG.
.
FIG. 8B is a graph showing completion for cell binding. Lane 1, COS cells
FGF2-K84-pSVβ-gal complex transfected into; lane 2, FGF2-K84-pSV
β-gal + 100 μg FGF2; lane 3, no complex.
FIG. 8C shows β-gal activity upon addition of heparin during transfection.
6 is a graph showing the attenuation of the graph. Lane 1, FGF2-K84-pSVβ-gal + 10 μg heparin;
Lane 2, FGF2-K84-pSVβ-gal; Lane 3, heparin alone; Lane 4, pSVβ-ga
l alone.
FIG. 8D is a graph showing ligand targeting of DNA, showing that pSVβ-galDNA alone (R
1), FGF2-K84 (lane 2), histone H1-K84 (lane 3) and cytochrome
C-K84 (lane 4) was condensed with pSVβ-gal DNA and added to BHK cells.
β-gal activity was measured after 48 hours.
FIG. 9A is a graph showing the effect of chloroquine on β-gal expression, where pSVβ-
gal and FGF2-K84 in the absence (lane 1) or presence of 100 μM chloroquine (lane 1)
Mix in lane 2) and incubate for 1 hour at room temperature before adding the complex to COS cells.
Incubated. Lane 3, chloroquine alone; lane 4, DNA alone.
FIG. 9B is a graph showing the effect of endosomal disrupting peptides on β-gal expression.
It is. Lane 1, control; Lane 2, FGF2-K84-pSVβ-gal; Lane 3,
FGF2-K84-pSVβ-gal + EDP.
FIG. 9C shows (Right panel) the endosomal disrupting peptide and FGF2-K84-pSVβ-gal.
After transfection of COS cells with or without (left panel)
1 is a photograph of a cell stained for β-gal activity.
FIG. 10 is a photograph of a fluorograph analyzing cell-free translation products. Lane 1,
No RNA; lane 2, saporin RNA; lane 3, luciferase RNA; lane 4,
Saporin RNA and luciferase RNA; lane 5, saporin RNA and after 30
With luciferase RNA.
FIG. 11 shows an expression vector encoding saporin CaPO.FourBy transfect
4 is a graph showing the direct cytotoxicity of isolated cells. Lane 1, mock transfer
Lane 2, transfection with pSVβ-gal; lane 3, sapoli
Transfection with a nin-containing vector.
FIG. 12 is a graph showing the cytotoxicity of cells transfected with FGF2-K84-pSVSAP.
It is rough. Left panel, BHK21 cells; right panel, NIH 3T3 cells. Lane 1, FGF2-K
84-pSVβ-gal; lane 2, FGF2-K84-pSVSAP.
FIG. 13A is a graph showing β-gal activity with endosomal disrupting peptides in the complex
It is.
FIG. 13B is a graph showing β-gal activity with endosomal disrupting peptides in the complex.
It is.
FIG.13C is a graph showing β-gal activity with endosomal disrupting peptides in the complex
It is.Detailed description of the invention
Definition
All U.S. patents and publications mentioned herein are hereby incorporated by reference.
The whole is used.
The “amino acids” present in the various amino acid sequences that appear herein are their amino acids.
Shown in well-known three-letter or one-letter abbreviations. Nuku present in various DNA fragments
Leotide is indicated by the standard single letter designation routinely used in the art.
As used herein, "binding to a receptor" refers to a standard in vitro assay.
Specifically recognizes and recognizes such receptors as assayed by
The ability of a ligand to releasably bind. For example, as used herein,
See Moscatelli, J .; Cell Physiol. 131: 123-130, 1987
Qualitatively, using VEGF receptors on vascular endothelial cells, such as the aortic vascular endothelial cell line
The ability of the VEGF conjugate, VEGF monomer, or VEGF dimer to recognize is measured.
As used herein, "biological activity" refers to the in vivo activity, or compound, of a compound.
Physiological response obtained upon in vivo administration of a substance, composition or other mixture.
U. Thus, the biological activity of such compounds, compositions, and mixtures may be therapeutic.
Including effects and pharmacological activity. Such biological activity can be measured in defined assays
Can be defined with reference to the specific in vitro activity measured in. For example, this specification
In mentioning the biological activity of FGF or FGF fragments in FGF
Ability to bind to GF receptor-bearing cells and internalize linked factors
Say. Such activity is typically associated with FG to cytotoxic factors such as saporin.
F and bind cells with FGF receptors, such as fibroblasts, to the conjugate.
And assessed in vitro by assessing cell proliferation or growth. I
In vivo activity is recognized as a mouse xenograft model for antitumor activity
Can be determined using animal models (see, eg, Beitz et al., Cancer Research 52).
: 227-230, 1992; Houghton et al., Cancer Res. 42: 535-539, 1982; Bogden et al., Cancer.
r (Philadelphia) 48: 10-20, 1981; Hoogenhout et al., Int. J. Radiat. Oncol. Biol
. Phys. 9: 871-879, 1983; Stastny et al., Cancer Res. 53: 5740-5744, 1993).
As used herein, a "cell killing factor" such as DNA encoding saporin
References to "the biological activity of a code substance" imply that such substances inhibit protein synthesis.
The ability to interfere with the metabolism of cells by harming. Such biological and
Is a cytotoxic activity, in vitro assay to measure protein synthesis and cell
By measuring the effect of a test compound on growth or protein synthesis
One of skill in the art, including but not limited to in vivo assays for assessing cytotoxicity
Can be assayed by any method known in the art. Cell wounds in targeted cells
Assays for assessing harm are particularly preferred.
As used herein, a “conjugate” is directly or via a linker,
And by chemical coupling methods or to produce fusion proteins
At least one receptor produced by recombinant expression of a chimeric DNA molecule of
-Internalized binding ligand and at least one nucleic acid binding domain
Refers to a molecule that contains
“Cell killing factor-encoding substance” refers to a protein that inhibits protein synthesis.
The nucleic acid molecule to be loaded. Such proteins can be rRNA or ribonucleoprotein
By cleaving quality, inhibiting elongation factors, cleaving mRNA, or
By other mechanisms that reduce protein synthesis to levels that make it unviable.
Can work. Cell killing factor-encoding substances are additional to the cell killing factor gene.
May be contained. Such elements include promoters, enhancers,
Price site, transcription terminator, poly (A) signal sequence, bacterial or mammalian
It can include an origin of animal replication, a selectable marker, and the like.
As used herein, the term “cytotoxic factor” refers to a molecule that can inhibit cell function.
U. This factor can inhibit proliferation or be cytotoxic to cells
. A variety of cytotoxic factors can be used, which inhibit protein synthesis
And the expression of certain genes essential for cell growth or survival
Including things. Cytotoxic factors cause cell death, as well as cell growth, proliferation and
And / or those that inhibit differentiation.
As used herein, cytotoxic agents include saporin, ricin, abrin and other
Ribosome-inactivated protein (RIP), aquatic cytotoxin, pseudomo
Inhibitors of eggplant exotoxin, DNA, RNA or protein synthesis (eg,
Nucleic acids), other metabolic inhibitors (eg, DNA-cleaving molecules), prodrugs (eg,
For example, thymidine kinase from HSV and bacterial cytosine deaminase), and
And light activated porphyrins. Saporin is preferred
RIPs, but other suitable RIPs are ricin, ricin A chain, corn RIP,
Lonin, diphtheria toxin, diphtheria toxin A chain, tricosanthin, tritin,
Pokeweed antiviral protein (PAP), mirabilis
Lus protein (MAP), Dianthin 32 and 30, Abrin, Mono
Catalytic activity of protein biosynthesis from luzin, bryodin, shiga and cucumber seeds
Inhibitor (see, for example, WO 93/24620), Pseudomonas exotoxin, cytotoxic
Biologically active fragments, and others known to those skilled in the art. Suitable
Sensitive cytotoxic factors also include transcription, translation, biosynthesis or degradation pathways, DNA synthesis,
Kills cells, inhibits cell metabolic processes, including and other such processes
Or a cytotoxic factor that inhibits cell growth.
"Heparin-binding growth factor" refers to a heparin-binding growth factor protein protein.
Any member of Millie, where at least one member of this family
Members bind to heparin. Preferred growth factors in this regard are FGF, VEG
F, and HBEGF. Such growth factors are isoforms, family members
Peptide fragments, splice variants, and single or multiple
Some forms, including exon, may not bind to heparin.
As used herein, "hybridizing" under certain stringency conditions
"Depending on" refers to the stability of a hybrid formed between two single-stranded nucleic acid molecules.
Used to describe. The stringency of hybridization is
Typically, the ionic strength at which such hybrids are annealed and washed and
Expressed in terms of temperature. Typically, high, medium and low stringers
Includes the following or equivalent conditions:
1) High stringency: 0.1 × SSPE or SSC, 0.1% SDS, 65 ° C
2) Medium stringency: 0.2 x SSPE or SSC, 0.1% SDS, 50 ° C
3) Low stringency: 1.0 × SSPE or SSC, 0.1% SDS, 50 ° C.
"Nucleic acid binding domain" (NABD) refers to the binding of a nucleic acid (eg, DNA or RNA)
Molecule, usually a protein, polypeptide, or peptide (but
Can be a cation). NABD is an RNA or DNA or mixed RNA / DNA hybrid.
Can bind to a single or double strand. Nucleic acid binding domains bind to specific sequences
Or can bind independently of the sequence.
As used herein, “nucleic acid” refers to internalization of cells.
Refers to intended RNA or DNA, DNA encoding a therapeutic protein, cytotoxicity
DNA encoding a sex protein, DNA encoding a prodrug, and cell killing factor
Encoding DNA, the complement of these DNAs, antisense nucleic acids, and other such
But not limited to these. References to nucleic acids refer to double-stranded DNA, single-stranded D
NA, any form of RNA (including triple-, double- or single-stranded RNA), antisense
RNA, polynucleotide, oligonucleotide, single nucleotide, chimera,
And its derivatives.
Nucleic acids are bases adenosine, cytosine, guanine, thymidine, and uridine
Consists of well-known deoxyribonucleotides and ribonucleotides
obtain. Similarly, various other nucleotide derivatives and non-phosphate backbones or phosphates
Derivative backbones can be used. For example, a normal phosphodiester oligonucleotide
(Referred to as PO oligonucleotides) is a DNA- and RNA-specific nuclease
The phosphate groups are phosphotriesters, methylphosphonates, or
Or several types of resistant oligonucleotides modified to phosphorothioates
(See U.S. Pat. No. 5,218,088).
As used herein, regulation of nucleotides and effector sequences of heterologous DNA (eg,
Eg, promoters, enhancers, transcription and translation stop sites)
A "linkage" or operable association is defined as such DNA and such nucleotide sequences.
Refers to the functional relationship between For example, operable linkage of heterologous DNA to a promoter
This means that the transcription of such DNA specifically recognizes this DNA, binds to it, and
RNA polymerase that transcribes this DNA in the reading frame
Physical and functional between the DNA and promoter, such as those initiated from the promoter
A relationship.
As used herein, the term "a polypeptide reactive with an FGF receptor" refers to an FGF receptor.
Specifically interacts with a high-affinity FGF receptor,
Any polypeptide that is transported into cells by its interaction with
. Polypeptides that are reactive with the FGF receptor are also called FGF proteins.
Such polypeptides include, but are not limited to, FGF-1 to FGF-9.
For example, bFGF (FGF-2) is an amino acid substantially identical to bovine bFGF or human bFGF.
Generally speaking, polypeptides having sequence and receptor targeting activity
Should be understood. Amino acid sequence differences differ between different species of FGF, as well as
It is understood that there may be between FGFs from individual organisms or species. In addition, FGF-1
A chimera or hybrid of any of FGF-9 to FGF-9, or amino acid deletion (eg,
For example, PCT Application No. WO 90/02800), FGFs with insertions or substitutions are
The peptide or protein specifically interacts with the FGF receptor and this phase
As long as they are internalized by interaction, they are within the scope of the FGF protein.
As used herein, "prodrug" refers to an inert, non-toxic compound,
Biologically, pharmaceutically, or therapeutically toxic of the compound
Otherwise, it is a compound that converts. Prodrugs may also be modified upon administration.
Pharmaceutically inactive to produce the active compound via metabolic or other processes
It can be a compound. Prodrugs modify the metabolic stability or transport characteristics of a drug,
Mask side effects or toxicity and improve or modify other features or properties of the drug
You. With knowledge of pharmacodynamic processes and drug metabolism in vivo, one of skill in the art
Once a pharmaceutically active compound has been identified, designing the inactive form of the compound
(Eg, Nogrady, Medicinal Chemistry A Biochemical Approach, Ox
ford University Press, New York, pp. 388-392, 1985).
As used herein, the term "receptor binding internalized ligand" or
"Gand" means any that can bind to a cell surface molecule and is internalized
A peptide, polypeptide, protein, or non-protein (eg, pepti
Mockup). In the context of the present invention, receptor binding internalization
Ligating ligand, either as a fusion protein or via chemical linkage
A cell killing factor-encoding substance or prod attached to the nucleic acid binding domain
Used to deliver rag code material to cells. In one aspect, the ligand
Is directly bound to the nucleic acid molecule, which is further complexed with the nucleic acid binding domain.
Can be done. Such ligands may be growth factors, cytokines, antibodies or their flags.
And hormones.
As used herein, “saporin” (abbreviated as SAP in this specification)
Isolated from the leaves or seeds of Saponaria officinalis
Polypeptide still expresses substantial ribosome inactivating activity
A modified form having an amino acid substitution, deletion, insertion or addition. Saporin spirit
Observed preparations often contain several molecular isoforms of the protein
Is done. Amino acid sequence differences occur in saporins from different species, as well as in
It is understood that there may be one type of saporin molecule from an individual organism. This specification
Can the Saporins Used in the Book be Purified from Leaves or Synthesized Chemically?
Or by expression of a DNA encoding a saporin polypeptide.
As used herein, “targeting factor” refers to a receptor-binding internalization reagent.
Intended for internalization by conjugation or ligation to gand
And in several ways, during internalization, cell metabolism,
Alter growth, activity, viability, or other properties or characteristics of the cell; or
A nucleic acid molecule that affects it.
As used herein, "therapeutic nucleic acid" refers to a book that alters the transcription or translation of a gene.
Any nucleic acid molecules used in the context of the invention are described. This term also
, Nucleic acids that bind to sites on the protein. It contains the following types of nucleic acids:
But not limited to: nucleic acids encoding proteins, antisense RNA
, DNA intended to form triplex molecules, extracellular protein binding oligos
Nucleotides, and small nucleotide molecules. Therapeutic nucleic acids are alternatives to defective genes
By encoding a therapeutic product such as TNF
Or by encoding cytotoxic molecules, especially enzymes such as saporin.
Can be used to perform gene therapy. Therapeutic nucleic acids can contain all or one of the genes.
Part can be encoded and recombined with DNA already present in the cell, thereby
May work by replacing the defective part. It is also one of protein
Part can be encoded and exert its effect by co-suppression of the gene product.
Receptor binding internalized ligand, nucleic acid binding domain,
Of cell and cell killing factor-encoding substance complex
As described above, the present invention provides a receptor binding internalized ligand and
Provide a cell killing factor-encoding substance complexed with a conjugate of a nucleic acid binding domain
. Upon binding to the appropriate receptor, the complex is internalized by the cell.
And move back and forth through the endosomal compartment, where less complex is present.
At least some can be cut off.A. Receptor-binding internalized ligand
As described above, the receptor-binding internalized ligand is located on its cell surface.
To deliver a cell killing factor-encoding substance to cells expressing the appropriate receptor thereon
Used for A number of molecules that bind to specific receptors have been identified and
These are suitable for use in the present invention. Such molecules include growth factors, sites
Including Cain and antibodies. Many growth factors and growth factor families are structural
And share functional features and can be used in the present invention. One such growth factor
The family specifically binds to heparin. Heparin-binding growth factor is heparin
The ability to interact with is generally found on the cell surface and extracellular matrix.
In vivo between these factors and heparin sulfate proteoglycan molecules.
It seems to be a reflection of the more physiologically relevant interactions that occur. Heparin knot
Competitive growth factors include fibroblast growth factors FGF-1 through FGF-9, vascular endothelial growth factor (
VEGF), and heparin-binding epidermal growth factor (HBEGF). Selected cells
Antibodies specific for cell surface molecules expressed by the type can be monoclonal or
Is readily produced as a polyclonal antiserum. Many such antibodies are available
(Eg, American Type Culture Collection, Rockville, MD). PDGF (
Platelet-derived growth factor), EGF (epidermal growth factor), TGF-α (tumor growth factor), TGF-
Other growth factors such as β, IGF-I (insulin-like growth factor), and IGF-II
It binds to specific identified receptors on the cell surface and can be used in the present invention. I
Including interleukin, CSF (colony stimulating factor), and interferon
Itokine has specific receptors found primarily on hematopoietic cells,
It can be used as described in the textbook. These ligands are described in more detail below.
Put on.
Fragments of these ligands are useful when the fragments bind to the appropriate cell surface molecule.
It can be used within the present invention as long as it retains the ability to combine. Similarly, substitutions or other modifications
Modified ligands that retain binding ability may also be used.1. Fibroblast growth factor
One family of growth factors with a broad spectrum of activity is fibroblast proliferation.
Factor (FGF) family. These proteins have the ability to bind to heparin.
Shares the power of intracellular receptor-mediated tyrosine phosphorylation and c-fos mRNA transcripts
Induces expression and stimulates DNA synthesis and cell growth. This protein fa
Millie was able to obtain FGF-1 (acidic FGF (aFGF)), FGF-2 (basic FGF (bFGF)), FGF-3 (i
nt-2) (see, eg, Moore et al., EMBO J. 5: 919-924, 1986), FGF-4 (hst-1 / K-FGF
(Eg, Sakamoto et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 1836-1840, 1986;
US Pat. No. 5,126,323), FGF-5 (see, eg, US Pat. No. 5,155,217)
, FGF-6 (hst-2) (see, eg, published European Application EP 0 488 196 A2; Uda et al., Oncog.
ene 7: 303-309, 1992), FGF-7 (keratinocyte growth factor) (KGF) (for example,
Finch et al., Science 245: 752-755, 1985; Rubin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. US
A 86: 802-806, 1989; and International Application WO 90/08771), FGF-8 (eg, Tana
ka et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 8528-8532, 1992), and FGF-9 (M
iyamoto et al., Mol. Cell. Biol. 13: 4251-4259, 1993).
The DNA encoding the FGF peptide and / or the amino acid sequence of FGF may be
It is known. DNA encoding FGF is based on a known amino acid or DNA sequence.
Can be prepared synthetically, isolated using methods known to those skilled in the art, or
Can be obtained commercially or from other sources. Virtually any FGF peptide family
DNA encoding Lee is known. For example, DNA encoding human FGF-1 (Jay
e et al., Science 233: 541-545, 1986; U.S. Patent No. 5,223,483), bovine FGF-2 (Abra
ham et al., Science 233: 545-548, 1986; Esch et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:
6507-6511, 1985; and U.S. Patent No. 4,956,455), human FGF-2 (Abraham et al., EMB).
O J. 5: 2523-2528, 1986; U.S. Patent No. 4,994,559; U.S. Patent No. 5,155,214; EP
470,183B; and Abraham et al., Quant. Biol. 51: 657-668, 1986) and rat FG
DNA encoding F-2 (Shimasaki et al., Biochem. Biophys. Res. Comm, 1988, and
And Kurokawa et al., Nucleic Acids Res. 16: 5201, 1988), FGF-3, FGF-6, FGF-7
And FGF-9 are known (US Pat. No. 5,155,214; US Pat. No. 4,956,455).
No. 5,026,839; US Pat. No. 4,994,559, EP 0,488,196 A2, DNAST
(See also AR, EMBL or GenBank databases and references mentioned above and below)
. FGF-encoding DNA is modified by replacing the degenerate codons
Can be produced from any of the Once a complete peptide such as the FGF peptide
Amino acid sequences and DNA fragments encoding such peptides are known in the art.
If available, replace degenerate codons and encode such peptides
It is understood that producing any of the unique DNA fragments is routine.
It is. Based on the amino acid sequence, DNA encoding such a peptide is synthesized.
It is also generally possible.
Therefore, the term “FGF” used herein refers to the amino acid sequence of a natural FGF protein.
Polypeptides, as well as amino acid substitutions, deletions, and insertions in native proteins
Or the ability to bind to and internalize FGF receptors
Refers to a polypeptide having a modified sequence that retains power. Amino acid sequence differences
Between certain FGFs, as well as between FGFs from individual organisms or species.
Understood.
Reference to FGF refers to proteins isolated from natural sources, as well as recombinant means.
Protein produced synthetically, or possibly by chemical synthesis
It is intended to include quality. FGF also has the ability to bind to FGF receptor expressing cells
Also contains muteins. Such muteins are described herein.
Produced by replacing one or more cysteines with serine, or
Indicates that the resulting protein binds to FGF receptor-bearing cells and is linked to a targeting factor
Deletion of any other amino acid, as long as it has the ability to internalize
Including, but not limited to, permutations. Typically, such
In has conservative amino acid changes as described in Table 1. Such a mute
DNA that encodes a sequence, if not altered by replacement of degenerate codons.
At least under conditions of low stringency, the native DNA sequence encoding the starting FGF may
To hybridize.
Acidic and basic FGFs are about 55% identical at the amino acid level, and
Highly preserved. Other members of the FGF family include one or more FGF receptors.
High degree amino acid sequences with FGF-1 and FGF-2, including the ability to bind
It has similarities and common physical and biological properties. Basic FGF, int-2, hst-
1 / K-FGF, FGF-5, hst-2 / FGF-6, and FGF-8 may have oncogenic potential;
Expressed in norma, int-2 is expressed in mammalian tumor virus, and hst-1 / K-F
GF is expressed in angiogenic tumors. Acidic FGF, bFGF, KGF, and FGF-9 are normal
It is expressed in cells and tissues.
FGF exerts mitogenic effects on a wide range of mesenchymal, endocrine, and neuronal cells
And is also important in differentiation and development. Of particular interest is the collateral vessel shape
Their stimulatory effect on formation and angiogenesis. In some cases, FGF
Induced mitogenic stimuli can be detrimental. For example, cell proliferation and angiogenesis
This is an integrated phase of growth. Members of the FGF family, including bFGF,
For example, tumor development, rheumatoid arthritis, proliferative diabetic retinopathy, and other diabetic complications
It is thought to play a pathological role in the disease.
The effect of FGF is based on the high-affinity receptor tyrosine on the cell surface of FGF-responsive cells.
(E.g., PCT WO 91/00916, WO 90/05522, PCT W
O 92/12948; Imamura et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 155: 583-590, 1988; H
uang et al. Biol. Chem. 261: 9568-9571, 1986; Partanen et al., EMBO J. 10: 1347
1991; and Moscatelli, J. et al. Cell. Physiol. 131: 123, 1987). Lower
Affinity receptors also appear to play a role in mediating FGF activity.
You. The high affinity receptor protein is a family of structurally related FGF receptors.
One with a molecular weight in the range of 110-150 kDa, depending on the cell type that makes up the milly
Chain polypeptide. Four FGF receptor genes have been identified, and
Three of these genes are responsible for alternative splicing of the primary transcript.
To generate multiple mRNA transcripts.2. Vascular endothelial cell growth factor
Vascular endothelial cell growth factors (VEGF) directly stimulate endothelial cell growth
Identified by ability but has no mitogenic effect on other cell types
It seems. VEGF also causes a rapid and reversible increase in vascular permeability
You. Members of this family include vascular endothelial growth factor (VEGF), vascular permeability
Factor (VPF), and vasculotropin (eg, Plouet et al., EMBO J. 8: 3801-3).
806, 1989). In the present specification, they are collectively referred to as VEGF
That.
VEGF was originally isolated from guinea pig hepatoma cell line 10 (see, eg, US Pat.
No. 4,456,550), and subsequently were identified in human and normal cells. So
It is expressed during normal development and in certain normal adult organs. Refined
VEGF is a heat-stable and acid-stable salt that can be inactivated by a reducing agent.
It is a basic heparin-binding homodimer glycoprotein.
DNA sequences encoding VEGF and methods for isolating these sequences are primarily
U.S. Pat.No. 5,240,848, U.S. Pat.No. 5,332,671, U.S. Pat.
No. 5,194,596 and Houch et al., Mol. Endocrin. 5: 180, found in 1991
obtain. "DNA encoding VEGF peptide or polypeptide" as used herein
Means any of the DNs described herein as encoding such a peptide
A fragment, any such DNA fragment, VEGF
Any encoding VEGF that binds to the scepter and is thereby internalized
DNA fragment. VEGF DNA is, for example, a conventional DNA fragment
As a probe, or the VEGF peptide described in SEQ ID NOs: 1-4.
Human DNA lines with any DNA fragment encoding any of the
Can be isolated. Once the complete amino acid of a peptide such as VEGF peptide
Acid sequences and DNA fragments encoding such peptides are available to those of skill in the art.
If possible, replace the degenerate codons and possible DNs encoding such peptides
It is understood that producing any of the A fragments is routine
. Based on the amino acid sequence, DNA encoding such a peptide can be synthesized.
Once again, it is generally possible.
VEGF family members are organized as eight exons in the human genome
And results from a single gene spanning approximately 14 kb. The four molecular species of VEGF are
arising from alternative splicing of mRNA and 121, 165, 189, and 2
Contains 06 amino acids. Although the four species have similar biological activities,
Notably different in lactation patterns. Secreted by various normal and transformed cells
VEGF is the predominant isoform165It is. VEGF121And VEGF189Transcription to code
The body is detectable in most cells and tissues that express the VEGF gene. Contrast
, VEG205Not very abundant, identified only in human fetal liver cDNA library
Have been. VEGF121Lacks the heparin binding domain and, as a result,
Is a weakly acidic polypeptide that does not bind to VEGF189And VEGF206Is VEGF165Yo
Is more basic and binds heparin with greater affinity. Identified
Not all VEGF isoforms bind to heparin, but all isoforms
It is considered in the context of the invention to be a heparin binding growth factor.
VEGF is a secreted isoform121And VEGF165Is the preferred VEGF protein
It is. VEGF is a longer isoform189And VEGF206Is the extracellular matrix
Binds almost completely to suramin, heparin or heparinase, or
It must be released by a substance such as sumin. Other preferred VEGF proteins
The quality is that the protein still binds to the VEGF receptor and is
As such, it contains various combinations of VEGF exons. Used in the context of the present invention
VEGF protein has any in vivo biological activity, such as endothelial cell growth stimulation
There is no need to carry or bind to heparin. VEGF protein or its
Fragment binds to the VEGF receptor and binds to cells with the receptor.
It only needs to be internalized. However, in certain circumstances
In some cases, it may be desirable for VEGF to express some of its biological activities.
You. For example, if VEGF is used for DNA encoding a molecule useful in wound healing
When used as a carrier, VEGF has vascular permeability activity and fibroblast migration
And exhibiting enhanced vasculogenesis. Which activity of VEGF is maintained
Is desirable from the teachings provided within the present application.
VEGF promotes vascular hyperpermeability, endothelial cell growth, angiogenesis, and enhanced glucose
Promotes a series of responses in the endothelium, including source transport. VEGF is a species at low concentrations
From various sources, including brain capillaries, fetal and adult aorta, and venules
Stimulates the growth of endothelial cells, but stimulates vascular smooth muscle cells, adrenocortical cells,
Has no effect on the growth of lens epithelial cells or BHK-21 fibroblasts
Has been reported. VEGF is also a polypeptide regulator with excellent vascular function.
It does not cause endothelial cell damage or mast cell degranulation;
Causes a rapid but transient increase in vessel permeability, and its action is
Not blocked by histamine. VEGF also promotes monocyte migration and activation
And have been reported to induce tumors, and in some human gliomas
It has been implicated as an angiogenic factor. VEGF is also a monocyte chemoattractant
Yes, and VEGF enhances the activity of inflammatory mediator tumor necrosis factor (TNF)
Is shown.
Resting and proliferating endothelial cells exhibit high affinity binding to VEGF and
The endothelial cell response to VEGF is mediated by high affinity cell surface receptors
(Eg, International Application WO 92/14748 based on US Application No. 08 / 657,236).
, De Vries et al., Science 255: 989-91, 1992; Terman et al., Biochem. Biophys. Res
. Commun. 187: 1579-1586, 1992; Kendall et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:
10705-10709, 1993; and Peters et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 8915-891
9, 1993). Two tyrosine kinases have been identified as VEGF receptors
You. The first, known as the fms-like tyrosine kinase or FLT,
It is a specific receptor tyrosine kinase. FL in adult and embryonic tissues
T mRNA expression is localized to endothelial cells and a population of cells that give rise to endothelium. Second
KDR (Human kinase insert domain containing receptor)
And its mouse homolog FLK-1 are closely related to FLT. KDR / FLK-1 receptor
It is expressed on endothelium during fetal growth, early embryonic development, and in adult tissues. Addition
Instead, messenger RNAs encoding FLT and KDR are
And especially the endothelial cells of the blood vessels that supply glioblasts. As well
In addition, FLT and KDR mRNA are upregulated in tumor vessels in invasive human colon adenocarcinoma.
But not in adjacent normal tissue vessels.
3.Heparin-binding epidermal growth factor
Epidermal growth factor factor that exhibits the ability to bind glycosaminoglycan heparin
Several new mitogens in the protein family have recently been identified.
Some of these are known as heparin-binding EGF-like growth factors (HBEGFs).
There is togen, which is heparin-Sepharose at about 1.0-1.2M NaCl.TMMosquito
And eluted from cultured human monocytes, macrophages, and macrophages.
Identified as a secreted product of the phage-like U937 cell line (Higashiyama et al., Science
251: 936-939, 1991; Besner et al., Cell Regul. 1: 811-19, 1990). HBEGF is a cow
Same high affinity as EGF on aortic smooth muscle cells and human A431 epidermal carcinoma cells
Have been shown to interact with sexual receptors (Higashiyama et al., Science 251).
: 936-939, 1991).
HBEGF is effective against a wide range of cells, including BALB / c 3T3 fibroblasts and smooth muscle cells.
Mitogenic effects, but unlike VEGF, mitogenic effects on endothelial cells.
It is not reciprocal (Higashiyama et al., Science 251: 936-939, 1991). HBEGF also
Has a stimulatory effect on collateral vascularization and angiogenesis
I do. Members of the HBEGF family are involved in a variety of tumors (eg, bladder cancer, breast tumors and
And non-small cell lung tumors). Follow
Thus, these cell types are likely to be used for the delivery of cell killing factor-encoding substances.
Will be a candidate.
HBEGFs isolated from U-937 cells are heterogeneous in structure and at least
Also contains two sites of 86 amino acids and an O-linked glycosyl group (Higashiyama et al., J. Am.
. Biol. Chem. 267: 6205-6212, 1992). Carboxyl terminal side of secreted HBEGF
Half have about 35% sequence identity with human EGF and are members of the EGF protein family.
The bar contains six cysteines spaced in a characteristic pattern. This
In contrast, the amino-terminal part of the maturation factor depends on the stretch of hydrophilic residues (stretch).
Characterized and has no structural equivalent in EGF. Site-directed mutation of HBEGF
Heparin binding of HBEGF by induction and peptide fragment studies
The sequence is 21 amino acids upstream of and slightly overlapping this EGF-like domain.
It was shown to be mainly in the acid region.
The effect of HBEGF depends on the EGF receptor thyro expressed on the cell surface of HBEGF-responsive cells.
Synthase-mediated (e.g., U.S. Pat.Nos. 5,183,884 and 5,211)
8,090; and Ullrich et al., Nature 309: 4113-425, 1984). EGF receptor
Proteins (which are single-chain polypeptides with a molecular weight of 170 kD)
Constitutes a family of closely related EGF receptors. Expresses EGF receptor
Cells known to be smooth muscle cells, fibroblasts, keratinocytes, and
Numerous human cancer cell lines (eg, A431 (epidermoid); KB3-1 (epidermoid); COLO205 (conclusion)
Intestine); CRL 1739 (stomach); HEP G2 (liver cancer); LNCAP (prostate); MCF-7 (breast); MDA-MB-468 (
NCI 417D (lung); MG63 (osteosarcoma); U-251 (glioblastoma); D-54MB (glia)
And SW-13 (adrenal gland)).
For the purposes of the present invention, HBEGF binds to a specific HBEGF receptor and
It only needs to be internationalized. Any member of HBEGF Family
Bars, whether or not they bind to heparin, also meet the above requirements,
Useful in the present invention. HBEGF Family members are regular stringers
Nucleotide identity sufficient to hybridize under stringent conditions (typically
, More than 75% nucleotide identity). Sub-length of full-length HBEGF
A fragment or subportion may also be desirable. Those skilled in the art will appreciate that
From the teachings provided herein, certain biological activities are more desirable depending on the application
Or undesirable.
The DNA encoding the HBEGF peptide or polypeptide is defined as above.
, Any DNA fragment encoding HBEGF. Exemplary DNA fragment
Is any such DNA fragment known to those of skill in the art; binds to the HBEGF receptor
And encode the HBEGF or fragment thereby being internalized
Any DNA fragment; and any HBEGF polypeptide set forth in SEQ ID NOs: 5-8
And any DNA fragment that encodes the code. Encodes HBEGF fragment
Such DNA sequences can be obtained from publicly accessible databases (eg, EMBL, GenBan
k (accession numbers M93012 (monkey) and M60278 (human)); plasmid pMTN-HBEGF (ATCC
# 40900) and pAX-HBEGF (ATCC # 40899) (described in PCT application WO / 92/06705); and
Abraham et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 190: 125-133, 1993)
is there.
Encodes HBEGF polypeptide if not modified by degenerate codon replacement
The human DNA, at least under conditions of low stringency, is naturally occurring human HBEGF (e.g.,
For example, it hybridizes to DNA encoding SEQ ID NO: 9). In addition, the degenerate codon
Any DNA fragment that can be made from any of the aforementioned DNA fragments by substitution
Is intended for use herein. Complete HBEGF polypeptide
The amino acid sequence, and DNA fragments encoding such peptides, are
Replace the degenerate code, and make such HBEGF polypeptides
Producing any possible DNA fragment that encodes a peptide is a routine procedure.
It is understood that the order is. Based on the amino acid sequence, such a peptide is
It is also generally possible to synthesize DNA to be loaded.
4.Other receptor binding internalized ligands
Other receptor binding ligands may be used in the present invention. Cell surface receptor
Any protein, polypeptide, or protein that binds to and is internalized
Analogs or fragments may be used. Generally, the specific heparin
In addition to syngenic growth factors, other growth factors and cytokines are particularly well suited for use.
I do. These ligands can be used by recombinant means in preparation for binding to the nucleic acid binding domain.
Or it can be made by other means. These receptor-bound internals
DNA sequences and methods for obtaining the sequence of a ligated ligand are well known. For example,
These ligands are CSF-1 (GenBank accession numbers M11038, M37435; Kawasaki et al., Sci.
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DNA sequences for internalized ligands can be found in GenBank or EMBL DNA databases
And can be reverse synthesized from protein sequences obtained from the PIR database.
Or standard methods from cDNA or genomic libraries (Sambrook et al., Supra).
Can be isolated by
5.Modification of receptor binding internalized ligand
These ligands can be individually customized for a particular application. Ta
Means for modifying the protein are provided below. Briefly, the addition and substitution of amino acids
Replacements and deletions can be made by any of the commonly used recombinant DNA methods.
.
FGF, VEGF, HBEGF or other receptor binding internalizing ligands
The amino acid residue is a polypeptide that has been modified by deletion of the residue, but not modified.
In a manner substantially similar to a new polypeptide, it binds to and binds to its receptor.
It is not required if you have the ability to internalize.
As mentioned above, FGF receptor, VEGF receptor, HBEGF receptor, other proliferation
Factor receptor (e.g., PDGF receptor), cytokine receptor, or
With other cell surface molecules, including members of these families and their fragments
Any polypeptide or peptide analog that is reactive (including peptidomimetics)
Or a target substance that binds to and binds to a receptor.
Non-constrained analogs of such peptides that
Can be used. FGF peptide family members (including FGF-1 to FGF-9
) Is preferred. Modified peptides (especially those lacking proliferative functions) and chimeras
Peptides (they retain specific binding and internalizing activities)
Are also intended for use herein.
Modifications made substantially near the N-terminus of a polypeptide generally comprise
Done within the first about 10 residues. Such modifications may involve the addition or deletion of residues (e.g.,
Polypeptide that facilitates binding and has a defined molar ratio, preferably a 1: 1 ratio
(Cysteine addition to form a conjugate containing
The DNA encoding one of the above receptor-binding internalized ligands is
To delete or replace any cysteine residues responsible for aggregate formation,
It can be mutagenized using standard methods. Contributes to aggregate formation, if necessary
The identity of the cysteine residue is empirically determined by deleting the cysteine residue and / or
Substitution, and the resulting protein contains physiologically acceptable buffers and salts.
Can be determined by ascertaining whether they aggregate in a solution having further
Construct fragments of these receptor binding internalized ligands
, And can be used. The binding regions of many of these ligands have been described. H
The fragments may also bind and bind from any of the tests described herein.
Can be shown to be internalized.
Modifications of the polypeptide can be made by any means known to those of skill in the art. Honcho
The preferred method in the description is the modification and modification of DNA encoding the polypeptide.
It depends on the expression of the DNA.
By way of example only, DNA encoding an FGF polypeptide may be isolated, synthesized, or commercialized.
Available from commercial sources (the amino acid sequences of FGF-1 to FGF-9 are
Show; the DNA sequence may be based on these amino acid sequences or may be based on public DNA data.
Databases and literature (see, for example, GenBank;
U.S. Pat.No. 4,956,455, U.S. Pat.No. 5,126,323, U.S. Pat.
No. 4,868,113, PCT application WO 90/08771, EP application 0 488 196 A2 and Miyamoto et al.
Mol. Cell. Biol. 13: 4251-4259, 1993). Yeast and E. coli. pairs in coli
Expression of the recombinant FGF-2 protein is described in Barr et al. Biol. Chem. 263: 16471-16478, 198
8, described in PCT Application No.PCT / US93 / 05702 and U.S. Patent Application No. 07 / 901,718
. Expression of the recombinant FGF protein may be determined as described herein, or by those skilled in the art.
Can be performed using a known method.
Similarly, other receptor binding internalized ligands (VEGF, HBEGF,
IL-1, IL-2 and other cytokines and growth factors).
The DNA to be loaded can also be isolated, synthesized, or obtained from commercial sources. above
As such, DNA sequences are available in public databases (e.g., GenBank).
You. Based on these sequences, oligonucleotide primers were used to obtain DNA
Of cDNA or mRNA by polymerase chain reaction technology as one means of
It can be designed and used to amplify genes.
Mutations can be made by any method known to those of skill in the art (for site-specific
Or introduce and amplify modifications in site-directed mutagenesis and DNA templates
DNA amplification methods using primers (e.g., PCR splicing by overlap extension)
(SOE)). Site-directed mutagenesis is typical
Are well-known and commercially available phage vectors having single- and double-stranded forms.
(For example, an M13 phage vector). Single-stranded phage replication
Other suitable vectors containing the origin may be used (eg, Veira et al., Meth. Enzy.
mol. 15: 3, 1987). Generally, site-directed mutagenesis is performed on the protein of interest (
That is, a member of the FGF family or a cytotoxic molecule (e.g., saporin))
By preparing a single-stranded vector encoding Single-stranded vector
Oligonucleotide primers containing the desired mutation in the region homologous to the DNA in
To the vector, followed by a DNA polymerase (eg, E. coll DNA polymerase).
Melase I (Klenow fragment)) is added. DNA polymerase is heteroduplex
Use a double-stranded region as a primer to create a heteroduplex
. Here, one strand encodes the modified sequence and the other encodes the original sequence.
Do. This heteroduplex is introduced into appropriate bacterial cells and cloned containing the desired mutation.
Select an option. The resulting modified DNA molecule is expressed recombinantly in a suitable host cell.
To produce a modified protein.
Suitable conservative substitutions of amino acids are well known, and generally involve the production of the resulting molecule.
It can be performed without altering the physical activity. For example, such a substitution would be
It can be done according to the substitutions described in Table 1.
Other similar conservative substitutions can be made. If necessary, such a substitution would simply be
Ability to bind to the appropriate receptor and internalize upon binding
Is determined empirically by testing the resulting modified protein for
obtain. Those that retain this ability are the conjugates and methods herein.
Suitable for use. In addition, muteins of FGF are known to those of skill in the art (see, for example, U.S. Pat.
No. 5,175,147; PCT application WO 89/00198, US application 07 / 070,797; PCT application WO 91/1.
5229 and US application Ser. No. 07 / 505,124).
B.Nucleic acid binding domain
As noted above, nucleic acid binding domains (NABDs) can be used in a sequence-specific manner or
Interacts with the target nucleic acid in any of a variety of ways. When the interaction is non-specific
The nucleic acid binding domain binds to a nucleic acid regardless of sequence. For example, poly-L-
Syn is a basic polypeptide that binds to oppositely charged DNA. Other altitude
Basic proteins or polycationic compounds (e.g., histones, protami
And spermidine) also bind to nucleic acids in a non-specific manner.
Many proteins that bind to specific sequences in DNA have been identified. These tongues
Parkin is responsible for genome replication, transcription and repair of damaged DNA. Transcription factors are inherited
Regulates offspring expression, which is a diverse group of proteins. These factors are
Due to their sequence-specific recognition they are particularly well suited for the purpose of the present invention. Host transcription factor
The child has seven well-established classes, based on the structural motifs used for recognition.
Are classified as The main family is Helix-Turn-Helix (HTH
) Protein, homeodomain, ginta finger protein, steroid receptor
Puter, leucine zipper protein, helix-loop-helix (HLH)
Protein, and β-sheet. The other class or subclass, after all,
As more factors are discovered and defined, they will be described. Those classes
Proteins, or in a sequence-specific manner that do not fit into one of these classes
Proteins that bind nucleic acids (e.g., SV40 T antigen and p53) can also be used
.
These families of transcription factors are generally well known (GenBank; Pabo and Sa
uer, Ann. Rev. Biochem. 61: 1053-1095, 1992; and the following literature). this
Many of these factors have been cloned and the exact DNA binding region has been
Have been. If the sequence of the DNA binding domain is known, the encoding
Genes can be synthesized if the region is short. Alternatively, this gene is
Using otide as a probe from a host genomic library or cDNA
Rally or from genomic DNA or cDNA by polymerase chain reaction
Can be cloned. Such methods can be found in Sambrook (supra).
Helix-turn-helix proteins are well-studied λ Cro
Protein, λcI, and E.I. coli CAP protein (Steitz et al., Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 79: 3097-3100, 1982; Ohlendorf et al. Mol. Biol. 169: 757-76
9, 1983). In addition, the lac repressor (Kaptein et al., J. Mol. Biol. 182: 179).
-182, 1985) and the Trp repressor (Scheritz et al., Nature 317: 782-786, 1985).
Belongs to this family. Members of the homeodomain family are Drosophila
Including Protein Antennapedia (Antennapaedia) (Qian et al., Cell 59: 573-580,
1989) and yeast MATα2 (Wolberger et al., Cell 67: 517-528, 1991). Zinc
Finger proteins include TFIIIA (Miller et al., EMBO J. 4: 1609-1614, 1985), Sp-
1, zif268, and many others (generally, Krizek et al., J. Am. Chem. Soc. 113:
4518-4523, 1991). Steroid receptor proteins are
Receptors for mons, retinoids, vitamin D, thyroid hormones, and other compounds
Including Specific examples are retinoic acid, knylps, progesterone, and
Rogen, glucocorticosteroid and estrogen receptor
Ter protein. The leucine zipper family covers a region of 30 to 40 residues.
It was defined by the heptad repeat of barrel leucine. This file
Specific members of the family include C / EBP, c-fos, C-jun, GCN4, sis-A and CREB.
(See generally, O'Shea et al., Science 254: 539-544, 1991). Helix-Lou
The helix (HLH) family of proteins is
It seems to have some similarities. Well-known members of this family are myoD
(Weintraub et al., Science 251: 761-766, 1991); c-myc; and AP-2 (Williams and
And Tijan, Science 251: 1067-1071, 1991). Beta sheet family
Use anti-parallel β-sheets for DNA binding, rather than common α-helix
. This family is described in MetJ (Phillips, Curr. Opin. Struc. Biol. 1: 89-98, 199).
1), Arc (Breg et al., Nature 346: 586-589, 1990), and the Mnt repressor.
In addition, other motifs (e.g., cysteine-rich genes in the yeast GAL4 repressor)
Chief and GATA factors) are used for DNA binding. Viruses are also identified
Contains the gene product that binds to the sequence. Most studied such viral inheritance
One of the offspring is the rev gene from HIV. The rev gene product is found in the env gene
Binds to a sequence called RRE (rev responsive element). Other that binds to DNA
Proteins or peptides are based on sequence similarity to known classes, or
Choice
Can be found functionally.
Several techniques can be used to select other nucleic acid binding domains (
US Patent No. 5,270,170; PCT Application WO 93/14108; and US Patent No. 5,223,409.
reference). One of these technologies is phage display (eg, phage display).
See, for example, US Pat. No. 5,223,409). In this method, the DNA sequence is
Gene (eg, M13) into gene III or VIII. Marc
Several vectors with roning sites have been developed for insertion (M
cLafferty et al., Gene 128: 29-36, 1993; Scott and Smith, Science 249: 386-390.
Smith and Scott, Methods Enzymol. 217: 228-257, 1993). Inserted
The DNA sequence may be randomly generated or may be a known DNA binding domain.
May be a mutant. Generally, the insert encodes 6-20 amino acids
. The peptide encoded by the inserted sequence is located on the surface of the bacteriophage.
To be presented. Bacteriophage that express the desired nucleic acid binding domain
Selected for binding to the vesicle killing factor-encoding substance. This target molecule can be single-stranded or
Or double-stranded DNA or RNA. Cell killing factor-encoding substance to be delivered
If is single-stranded (eg, RNA), a suitable target is single-stranded. To be delivered
If the target molecule is double-stranded, the target molecule is preferably double-stranded. Preferably,
The entire coding region of the cell killing factor encoding substance is used as a target. In addition,
The elements required for transcription included for in vitro or in vitro delivery are the target DNA
May be present in the molecule. The bacteriophage that binds to the target is recovered and grown.
Let The next round of choice can be made. Bacteriophage finally selected
And the DNA sequence of the insert is determined. Once the binding peptide
Once the predicted amino acid sequence is known, the nucleic acid binding domain herein
Peptides sufficient for use can be made by either recombinant means or synthetically
. Receptor binding internalized ligand / nucleic acid binding domain
When produced as a protein, recombinant means is used. In addition, a single polype
To maximize the affinity or binding of multiple DNA molecules to the peptide, the peptide
It can be made as a tandem array of two or more peptides.
Recognize saporin coding region as an example of phage display selection technology
Isolate the DNA binding domain / peptide. In short, code saporin
DNA fragments can be isolated from plasmids containing these sequences.
Plasmid FPFS1 contains the entire coding region for saporin. NcoI and EcoRI restrictions
Upon digestion of the plasmid with the enzyme, saporin was converted into a single fragment of approximately 780 bp.
The specific sequence is released. This fragment can be prepared in a number of ways (e.g., agarose).
Purified by any one of the following methods:
Can be The saporin fragment is transferred to a solid support (e.g., a 96-well plate).
). If the double-stranded fragment does not bind well to the plate,
Coatings (e.g., positively charged molecules) are used to promote DNA adhesion.
Can be Add the phage library to the wells and incubate
During the incubation period, the phage is allowed to bind to the DNA. Unbound phage is typically 10 m
Wash solution containing M Tris, 1 mM EDTA and no salt or low concentration of salt
Is removed. Bound phages elute starting from buffer containing 0.1 M NaCl
Is done. The NaCl concentration is increased stepwise until all phages elute. representative
Phage binding with higher affinity is only released by higher salt concentrations
Is done.
The eluted phage is propagated in a bacterial host. Higher round choice
It can be done to select for a small number of phage bindings with affinity. Then join
The DNA sequence of the insert in the sex phage is determined. Furthermore, higher affinity
Peptides having variants of the insert sequence, and these variants
Can be isolated by subjecting it to a further round of selection.C. Cell killing factor-encoding substance
Cell killing factor-encoding substances are used for internalization and
For subsequent transcription (for DNA) and / or translation into cell killing factors
By being cytotoxic to cells or by inhibiting protein synthesis
Is a nucleic acid molecule (DNA or RNA) that inhibits cell growth.
Cell killing factors include ricin, saporin, abrin and others.
Ribosome-inactivating protein, Pseudomonas exotoxin, diphtheria toxin,
Angiogenin, tritin, dianthin 32 and 30,
Morzine, American pokeweed antiviral protein, mirabilis antiviral
Proteins, bryodin, angiogenin, and shiga exotoxin, and
Includes other known cell killing factors. Alternatively, the cell killing factor gene product is
Compounds that can be harmful but are produced endogenously or applied exogenously
Activates from a non-toxic form to a toxic product that inhibits protein synthesis.
Of particular interest are those that result in cell killing or the addition of another product.
A DNA molecule that encodes an enzyme that makes cells susceptible to cell death. For example, Sapoli
Is an enzyme that cleaves rRNA and inhibits protein synthesis. Protein synthesis
Other enzymes that inhibit are particularly well suited for use in the present invention. In addition, enzymes
Wherein the enzyme has little or no cytotoxicity
The compound is activated to a toxic product that inhibits protein synthesis.1. Ribosome-inactivating protein
Ribosome-inactivating proteins (RIP, including ricin, abrin, and saporin)
) Are plant proteins that catalytically inactivate eukaryotic ribosomes. Riboso
Inactivated proteins interfere with the protein elongation step of protein synthesis.
Thus, the ribosome is inactivated. For example, the ribosome-inactivated protein sapoli
(Hereinafter referred to as SAP) is located at position 4324 in rat 28S ribosomal RNA (rRNA).
Inactivates the 60S ribosome by cleavage of the N-glycosidic bond of adenine
Are shown. A4324The specific regions that are located on rRNA are prokaryotic and eukaryotic.
Highly conserved between A and 28S rRNA4324Is E. coli 23S rRNA
A2660Corresponding to Some of the ribosome-inactivating proteins are also E. coli. co
It appears to interfere with protein synthesis in prokaryotes such as li.
Saporin is preferred as a cell killing factor, but other suitable ribosome-inactivating
Protein (RIP) and toxins can also be used. Other suitable RIPs are not limited
Not available, but lysine, ricin A chain, maize inactivated protein, gelonin
, Diphtheria toxin, diphtheria toxin A chain, tricosansin, tritin, USA
Pokeweed antiviral protein (PAP), mirabilis antiviral protein (MA
P), diansin 32 and 30, abrin, monoludin, bryodin, shiga (e.g.
See, for example, WO 93/24620) and others (eg, Barbieri et al., Cancer Sur).
veys 1: 489-520, 1982, and EP Patent Application No. 4662222 (herein incorporated by reference).
With assistance, a list of numerous ribosome-inactivating proteins and their sources is provided.
See also US Pat. No. 5,248,608 to Walsh et al.)
including. Some ribosome-inactivating proteins like Abrin and Lysine
Has two constituent chains: binding to cell surface receptors and internalization of the molecule.
It contains a cell-binding chain that mediates the solution and a chain that is responsible for toxicity. Saporin
Such a single-stranded ribosome-inactivating protein (Type I RIPS) does not have a cell-associated chain.
As a result, if not internalized, they are two-strand ribosomes.
Is substantially less toxic to whole cells than protein-inactivated proteins.
Several structurally related ribosome-inactivating proteins are found in the plant Saponaria of
ficinalis has been isolated from seeds and leaves (GB Patent No. 2,194,
241B; GP Patent No. 2,216,891; EP Patent No. 89306016). Used in the present invention
Saporin proteins have amino acid substitutions, deletions, insertions, or additions
However, the natural plant host Sapona still substantially exhibits ribosome inactivating activity.
has an amino acid sequence or a modified sequence found in ria officinalis.
Purified preparations of saporin often contain isoforms of some molecules of the protein.
It is observed that it contains a mold. The difference in amino acid sequence is saporin from different species,
It is understood that this can occur between saporin molecules from individual organisms of the same species.
You. Of these, SO-6 is the most active and abundant, accounting for 7% of total seed protein.
Represents%. Saporin is very stable, has a high isoelectric point, contains no carbohydrates,
And denaturants such as sodium dodecyl sulfate (SDS) and various proteins
Resistant to ze. Amino acid sequence of some saporin-6 isoforms from seed
Rows are known and saporin ribosome inactivation with little difference in amino acid residues
There seems to be a family of proteins. These saporins that are cytotoxic
Either proteins or modified proteins can be used in the present invention.a. Isolation of DNA encoding saporin
Some of the DNA molecules provided herein have amino acid positions 48 and 91.
Of saporin-6 (SO-6), including any four isoforms having heterogeneity in
Sapoli with substantially the same amino acid sequence and ribosome inactivating activity
(Eg, Maras et al., Biochem. Internat. 21: 631-638, 1990 and
And Barra et al., Biotechnol. Appl. Biochem. 13: 48-53, 1991; GB Patent No. 2.216.891B
And EP Patent No. 89306106; and SEQ ID NOs: 19-23). Other appropriate
Novel saporin polypeptides include SO-1 and SO-3 (Fordham Skelton et al., Mol. Gen. Ge.
net. 221: 134-138, 1990), SO-2 (eg, US application Ser. No. 07 / 885,242; GB 2,216).
See, For example, Fordham-Skelton et al., Mol. Gen. Genet. 229: 460-
466, 1991), SO-4 (see, for example, GB 2,194,241B;
ppi et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 129: 934-942, 1985) and SO-5 (e.g.
See GB2,194,241B; also, Montecucchi et al., Int. J. Peptide Prote
in Res. 33: 263-267, 1989).
Includes other members of the multi-gene family that encode protein isoforms.
No.
Saporin polypeptides for use in the present invention include Saponaria officina
lis or related species or can be isolated from modified forms possessing cytotoxic activity
Any of the isoforms of saponin. In particular, such modified saporins have the following properties:
Change the above amino acids, or delete or insert one or more amino acids
Can be produced by modifying the DNA encoding the protein
(See, for example, International PCT Application PCT / US93 / 05702 and US Application No. 07 / 901,718.
And US Patent Application No. 07 / 885,242 and Italian Patent No. 1,231,914.
See). In a standard in vitro or in vivo assay, at least
Even within the approximate order of size of the saporin conjugate described herein,
Any such protein or a portion thereof that exhibits harm may be used herein.
To be considered for.
Preferably, the saporin DNA sequence contains preferred mammalian codons (sequence
Number 79). Mammals, yeast, Drosophila, E. coli, and Curre for primates
nt Protocols in Molecular Biology, infra, and Zhang et al. (Gene 105: 61, 1991).
The preferred codon usage exemplified in) is established for saporin sequences.
A cell killing factor-encoding substance, such as a saporin DNA sequence, is
Introduced into a plasmid by operable linkage to an appropriate promoter for expression of the tide
I do. Currently preferred saporin proteins are SO-6 and SO-4. DNA is required
Depending on the origin of replication, which allows extra-chromosomal maintenance of saporin-containing plasmids
And can be designed to integrate into the host genome.
(As another means to ensure stable maintenance in the host).b. Nucleic acids encoding other ribosome-inactivating proteins and cell killing factors
In addition to the above saporins, other cell-killing factors that inhibit protein synthesis were also developed.
Useful in the light. The gene sequences for these cell killing factors are PCR,
Probe hybridization and expression libraries for nom or cDNA libraries
And can be isolated by standard methods, such as antibody screening in Leeds. Or
Clones can be obtained from commercial or other sources. Ricin A chain (GenB
ank accession number X02388); maize ribosome-inactivating protein (GenBank accession number)
No. L26305); gelonin (GenBank accession number L12243; PCT application WO92 / 03155; US patent)
No. 5,376,546); diphtheria toxin (GenBank accession number K01722); trichosancin
(GenBank accession number M34858); Tritin (GenBank accession number D13795);
Burdock antiviral protein (GenBank accession number X78628); mirabilis antiviral
Protein (GenBank accession number D90347); diansin 30 (GenBank accession number X592)
60); Abrin (GenBank accession number X55667); Shiga (GenBank accession number M19437) and
And Pseudomonas endotoxin (GenBank accession number K01397, M23348),
Many DNA sequences for these cell killing factors are well known. DNA sequence or amino acid sequence
If the sequences are known, DNA molecules encoding these proteins can be synthesized.
, Preferably mammalian preferred codons.D. Prodrug code substance
A nucleic acid molecule encoding a prodrug may alternatively be used within the scope of the present invention.
You. Prodrugs are provided with a substrate or an activating molecule.
To some extent they are inactive in host cells. Most typically, prodrugs are
Activates compounds with little or no damage to toxic products. Together
Two of the more frequently used prodrug molecules that can be used in the light are HS
V thymidine kinase and E. coli. coli cytosine deaminase.
Briefly, compounds with little or no cytotoxicity are directly
A wide variety of gene products that activate either toxic or indirect
It can be used within the range of light. A typical example of such a gene product is HSVTK (simple
Lupes virus thymidine kinase) and VZVTK (varicella-zoster virus virus)
Midine kinase), which contains specific purine arabinosides and substituted
Selectively phosphorylates lymidine compounds. Phosphorylation makes these compounds cytotoxic
Converts to metabolites that are harmful or cytostatic. For example, drug gas
Ancyclovir, acyclovir or any analogs thereof (eg,
Exposure to HSVTK-expressing cells, FIAU, FIAC, DHPG) responds to the drug
Into the active nucleotide triphosphate form.
Other gene products that may be utilized within the scope of the present invention include thioxanthine, a toxic thiol.
E. Conversion to xanthine monophosphate coli guanine phosphoribosyl transferase
Mitomycin phosphate (Besnard et al., Mol. Cell Biol. 7: 4139-4141, 1987);
Toxic dephosphorylation of inactive phosphorylated compounds such as and doxorubicin-phosphate
Alkaline phosphatase that converts 5-fluorocytosine into toxic compounds
Fungi that convert to the compound 5-fluorouracil (eg, Fusarium oxysporum or
Is a bacterial cytosine deaminase (Mullen, PNAS 89:33, 1992); para-N-bis (2
Glutamic acid is cleaved from (-chloroethyl) aminobenzoylglutamic acid and
Carboxypeptidase G2, thereby producing toxic mustard benzoate; and
Toxic and phenoxyacetabide derivatives of melphalan
Penicillin-V amidase which converts to a compound (generally Vrudhula et al., J. of Med. C
hem. 36 (7): 919-923, 1993; Kern et al., Canc. Immun. Immunother. 31 (4): 202-20
6, 1990). In addition, primate and non-primate herpesviruses
A wide variety of Herpesviridae thymidine kinases are suitable, including both.
Such herpesviruses include herpes simplex virus type 1 (McKnight et al., Nuc.
Acids Res. 8: 5949-5964, 1980), herpes simplex virus type 2 (Swain and Gall
oway, J. Virol. 46: 1045-1050, 1983), varicella-zoster virus (Davison et al.
And Scott, J.M. Gen. Vrirol. 67: 1759-1816, 1986), marmoset herpesvirus
(Otsuka and Kit, Virology 135: 316-330, 1984), Feline herpesvirus 1
Type (feline herpesvirus type 1) (Nunberg et al., H. Virol. 63: 3240-3249, 1989).
Pseudorabies virus (Kit and Kit, U.S. Pat. No. 4,514,497, 1985);
Lupes virus type 1 (Roberston and Whalley, Nuc, Accis Res. 16: 11303-1131
7, 1988), bovine herpesvirus type 1 (Mittal and Field, J. Virol. 70: 2901-
Turkey herpes virus (Martin et al., J. Virol. 63: 2847-).
2852, 1989), Marek's disease virus (Scott et al., J. Gen. Virol. 70: 3055-3065, 1989).
), Herpesvirus simyli (Honess et al., J. Gen. Virol. 70: 3003-3013, 1989).
And Epstein-Barr virus (Baer et al., Nature (London) 310: 207-311, 1
984). Such herpesviruses are available from the American Type Culture Collection
("ATCC", Rockville, Maryland).
In addition, as described above, a wide variety of inactive precursors can be converted to active inhibitors
. For example, thymidine kinase is a phosphorylate nucleoside (eg, dT) and
And ganciclovir (9-{[2-hydroxy-1- (hydroxymethyl) ethoxyl)
Methyl diguanosine), famiciclovir, buciclovir, penciclovir, ba
Luciclovir, acyclovir (9- [2-hydroxyethoxy) methyl] guanosi
), Trifluorothymidine, 1- [2-deoxy, 2-fluoro, β-D-arabi
Nofuranosyl] -5-iodouracil, ara-A (adenosine arabinoside, Viva
Rabin) 1-β-D-arabinofuranosylthymidine, 5-ethyl-2'-deoxy
Lysine, 5-iodo-5'-amino-2,5'-dideoxyuridine, idoxouri
Gin (5-iodo-2'-deoxyuridine), AZT (3 'azido-3' thymidine)
, DdC (dideoxycytidine), AIU (5-iodo-5'amino 2 ', 5'-dideo
Xyuridine), and nucleosides such as AraC (cytidine arabinoside)
It can phosphorylate nalog.E. FIG. Other nucleic acid molecules
Using the conjugates provided herein, other types of nucleic acids can also be delivered to target cells.
Can be delivered. Such other nucleic acids include antisense RNA, antisense DNA,
, Triplex forming oligonucleotides, and oligonucleotides that bind proteins
Contains nucleotides. Nucleic acids are used for RNA trafficking, such as viral packaging sequences.
King signals can also be included (eg, Sullenger et al., (1994) Science 262: 1566-1).
569). Nucleic acids are also defective, such as genes associated with cystic fibrosis.
Also includes DNA molecules that encode proteins that replace genes (see, eg, PCT application WO
93/03709, US Patent Application No. 07 / 745,900; and Riordan et al. (1989) Science 245: 1.
066-1073). Other DNA molecules bind tumor necrosis factor and cells to anticancer factors.
Tumor-specific cytotoxicity such as viral antigens and other proteins that render them sensitive
Harmful molecules can be encoded.
The nucleic acids and oligonucleotides used as described herein can be obtained by those skilled in the art.
(Eg, WO93 / 01286, US application Ser. No. 07/72).
3,454; U.S. Pat. No. 5,218,088; U.S. Pat. No. 5,175,269; U.S. Pat.
No. 24). Antisense agents for gene therapy and targeted delivery
Oligonucleotides and ribosas for use as DNA encoding genes
The identification of the immu includes methods well known to those skilled in the art. For example, such an oligonucleotide
The desired properties, lengths, and other characteristics of otide are well known. Antisense Ori
Gonucleotides are typically resistant to degradation by endogenous nucleases.
Designed, but not limited to, phosphorothioate, methylphospho
Nate, sulfone, sulfate, ketyl, phosphorodithioate, phosphoroa
Including midates, phosphate esters and other such linkages (eg, Ag
rwal et al., Tetrahedron Lett. 28: 3529-3452 (1987); Miller et al. Am. Chem. Soc
. 93: 6657-6665 (1971); Stec et al., Tetrahedron Lett. 26: 2191-2194 (1984); Mood
y et al., Nucl. Acids Res. 12: 4769-4782 (1989); Uznanski et al., Nucl. Acids Res. (
1989); Letsinger et al., Tetrahedron 40: 137-143 (1984); Ecstein, Annu. Rev. Bi
ochem. 54: 367-402 (1985); Ecstein, Trends Biol. Sci. 14: 97-100 (1989); Ste
in: Oilgodeoxynucleotides. Antisense Inhibitors of Gene Expressi
on, Cohen, Macmillan Press, London, 97-117 (1989); Jager et al., Biochemis.
try 27: 7237-7246 (1988)).
Antisense nucleotides appear to be sequence-specific for nucleic acids such as mRNA or DNA.
Oligonucleotides linked by a formula. Field that binds to mRNA with complementary sequence
In that case, antisense prevents translation of the mRNA (see, for example, Altam et al., US Pat. No. 5,168,075).
No. 53; Inouye U.S. Pat. No. 5,190,931; Burch U.S. Pat. No. 5,135,917, Smith
And Clusel et al., US Pat. No. 5,087,617 (1993) Nucl. Acids Res. 21: 3405-3411
(See Dumbbell antisense oligonucleotides). Triple
Strand molecules bind to double-stranded DNA forming a co-linear triplex molecule, thereby transcribed
(Eg, Hogan et al., US Pat. No. 5,176,996 (duplex D)
Describes a method for making synthetic oligonucleotides that bind to target sites on NA
See).
Particularly useful antisense nucleotides and triplex molecules are bFGF, int-2, hst
DNA encoding oncogenes, such as -1 / K-FGF, FGF-5, hst-2 / FGF-6, FGF-8
Or a molecule that is complementary to or binds to the sense strand of the mRNA. other
Useful antisense oligonucleotides are those specific for IL-8 (treatment of psoriasis)
This can be linked to bFGF (eg, US Pat. No. 5,241,049;
And PCT applications WO 89/004836; WO 90/06321; WO 89/10962; WO 90/00563; and WO 91
/ 08483), non-muscle myosin heavy chain and / or c-myb specific
Antisense oligonucleotides (eg, Simons et al. (1992) Cir. Res. 70: 835-843).
PCT application WO 93/01286, US application Ser. No. 07 / 723,454; LeClerc et al. Am. Col
.. Cardiol. 17 (2 Supplement A); 105A; Ebbecke et al., (1992) Basic Res. Cardiol. 87: 585
(See -591) (this blocks smooth muscle cell proliferation, such as after angioplasty, and
To prevent restenosis or to prevent restenosis in transformed or infected cells.
(Which can be targeted by FGFs to inhibit ills gene expression).
Ribozymes specifically cleave RNA substrates, such as mRNA, and therefore proliferate cells
Or an RNA molecule that inhibits or prevents expression. RNA strand cleavage and / or
Or there are at least five classes of ribozymes known to be involved in ligation
I do. Ribozymes can be targeted to any RNA transcript, and such transcripts are
Catalytic cleavage (eg, US Pat. No. 5,272,262; US Pat. No. 5,144,019)
And Cech U.S. Patent Nos. 5,168,053, 5,180,818, 5,116,742 and
And No. 5,093,246 (described ribozyme and its production method)
. Both such ribozymes have an internalized receptor binding
Linked to a growth factor for delivery to cells having a receptor for the sexual ligand
Can be
Ribozymes act by direct transcription of the ribozyme upon introduction into the nucleus.
Ribosomes linked to eukaryotic promoters, such as eukaryotic virus promoters
It can be delivered to target cells by DNA encoding the Zyme. In such a case,
The structure also generally contains the nucleic acid binding domain as part of the ligand or with the ligand.
And a nucleic acid translocation sequence as part of the linker between the
The DNA encoding the therapeutic product intended for use is defective in cystic fibrosis.
Correct copy of a defective gene such as a transgene (CFTR) (see, eg, International Patent Application WO
93/03709, US Patent Application No. 07 / 745,900; and Riordan et al. (1989) Science 245.
: 1066-1073), and encodes anti-cancer factors such as tumor necrosis factor
Containing DNA. The conjugate preferably comprises NTS. Ligand and nucleic acid binding
NTS binds to DNA if the conjugate is designed so that the mesin is cleaved in the cytoplasm
Should be included as part of the conjugate or linker that remains as it is. Nuclear translocation sequence
(NTS) can be a heterologous sequence or can be derived from a selected growth factor.
You.F. Construct containing a cell killing factor-encoding substance
In the case of cell-killing molecules such as ribosome-inactivating proteins, in fact,
Very few molecules may need to be expressed to do so. Introduced into cells
Single molecule diphtheria toxoid was sufficient to kill cells. Other cell death
With respect to factors or prodrugs, gene products for effective gene therapy
Growth or stable maintenance of the construct is required to achieve sufficient amounts or concentrations.
is there. Examples of replicating stable eukaryotic plasmids can be found in the scientific literature.
Generally, the construct will also contain the necessary elements for transcription and translation.
If the cell killing factor-encoding substance is DNA, it must contain a promoter
No. The choice of promoter depends on the cell type to be transformed and the desired control
Depends on the degree or type of Promoters are used in any cell type
May be constitutive or active, tissue-specific, cell-specific, event-specific, or time-specific.
Or inducible. Cell type-specific promoters and event type-specific promoters
Are preferred. As an example of a constitutive or non-specific promoter, the SV40 early promoter
Motor (US Pat. No. 5,118,627), SV40 late promoter (US Pat.
627), CMV early gene promoter (US Pat. No. 5,168,062) and adeno
Viral promoters. In addition to viral promoters, cell pro
Motors can also be used within the scope of the present invention. In particular, the so-called housekeeping inheritance
Cell promoters for offspring are useful. Viral promoters are generally
Viral promoters are preferred because they are stronger than vesicle promoters.
Tissue-specific promoters target specific tissue types for transformation
It is especially useful when it should. Use one of the promoters in this class
Thereby, a further slight specificity can be achieved. For example, the indication to be treated
If the disease is ophthalmological (eg, secondary lens turbidity), α-crystallin promoter
Either the promoter or the γ-crystallin promoter is preferred. Tumor is a gene
If targeted for delivery, cell promoters or tumors for specific tumor markers
A promoter that is more active in tumor cells should be selected. Therefore, prostate tumor
For treating ulcers, a prostate-specific antigen promoter is particularly useful. As well
Tyrosinase promoter or tyrosinase-related protein promoter
Is a preferred promoter for melanoma treatment. Diseases that are angiogenic
Or VEGF receptor promoter for the treatment of diseases that progress by angiogenesis
Is preferred. VEGF receptors are expressed on developing capillaries. In the treatment of breast cancer
, A promoter from heat shock protein 27 is preferred; treatment of colon or lung cancer.
For placement, promoters from carcinoembryonic antigens are preferred; restenosis, or smooth muscle.
In the treatment of other cell-related diseases, alpha-actin or myosin heavy chain derived
Motors are preferred. In B lymphocytes, the immunoglobulin variable region gene promoter
For T lymphocytes, TCR receptor variable region promoter;
N
In papocytes, CD4 promoter; in liver, albumin or α-fetoprotein
Promoters are some further examples of tissue-specific promoters. Other many
Examples of many tissue-specific promoters are readily available to those skilled in the art. c-
Some of these promoters, such as myc and cyclin D, are temporarily regulated.
It is set.
Inducible promoters can also be used. These promoters are dexamethasone
MMTV LTR (PCT application WO 91/13160) induced by heavy metals, induced by heavy metals
Metallothionein and cAMP-induced cAMP response element
Includes a promoter. By using an inducible promoter, the nucleic acid is
It can be delivered to the cells and remains dormant until the addition of the inducer. This means
Further control over the timing of the production of the therapeutic gene is possible.
Event type-specific promoters are responsible for events such as tumorigenesis or viral infection.
Active or up-regulated only upon occurrence. HIV LT
R is a well-known example of an event-specific promoter. Promoter is a tat gene product
Is inactive unless is present and occurs upon viral infection. Another promoter
Is c-myc.
In addition, promoters that are synergistically regulated with particular cellular genes may be used.
For example, a gene that is expressed synergistically when a specific FGF receptor gene is expressed
A gene promoter may be used. Next, FGF receptors such as FGRF1 are expressed
If so, the nucleic acid is transcribed, and if FGFR2 is expressed, it is not. this
Types of promoters have a pattern of FGF receptor expression in specific tissues.
It is particularly useful when known, so that specific cells within the tissue
Can be killed upon transcription of the cytotoxic factor gene without affecting other tissues
.
If the domains bind in a sequence-specific manner, the construct will bind to the nucleic acid binding domain
Must contain the following sequence: As described below, the target nucleic acid sequence
Child coding region, in which case no additional sequences need to be incorporated.
No. Further, it may be desirable to have multiple copies of the target sequence. Target sequence is
If the sequence is a non-coding region of the cell killing factor-encoding substance,
Must be located at The target sequence of the nucleic acid binding domain is typical and general
Publicly known. Even if not known, the target sequence can be easily determined. Target sequence
Techniques for establishing are generally available (see, for example, PCT application WO 92/05285 and
No. 586,769).G. FIG. Other elements 1. Nuclear translocation signal
As used herein, “nuclear localization or targeting sequence” (NST) refers to a protein
Is the sequence of amino acids in a protein required for translocation of the protein to the cell nucleus. NTS example
Are described in Table 2 below. Comparison with known NTS and, if necessary, candidates
Sequence testing allows those skilled in the art to easily identify other amino acid sequences that function as NTS
Should be able to Heterologous NTS refers to wild-type peptide, polypeptide
Refers to an NTS that is different from the NTS present in the protein or protein. For example, NTS is another
Can be derived from a polypeptide, can be synthesized, or it can be the same polypeptide
May be derived from another region in
In order to deliver nucleic acids to the nucleus, the conjugate should include NTS. Receptor binding
The integrated internalized ligand and the linked nucleic acid binding domain are cut in the cytoplasm.
If the conjugate is designed to be cleaved or dissociated, NTS will bind to the nucleic acid.
Should be included in the part of the complex that remains
Upon ligation, the conjugate is transported to the nucleus. Therefore, NTS is preferred
Is included in the nucleic acid binding domain, but may further be included in the ligand. Cell death
If the factor-encoding substance is DNA, NTS is preferred. Cell killing factor-encoding substance is mRNA
If so, the NTS can be omitted. Nuclear Localization Sequence (NTS) Can Be, Or Is Heterogeneous
Or derived from a selected growth factor. All of the FGF family of peptides
Currently identified members contain NTS (see, eg, International Application WO 91/15229 and
And Table 2). A typical consensus NTS sequence is the amino-terminal
Or glycine, followed by at least three in an array of 7-9 amino acids
(Eg, Dang et al., J. Biol. Chem. 264: 18019-18023, 1).
989; Dang et al., Mol. Cell. Biol. 8: 4049-4058, 1988 and Table 2)
.2. Cytoplasmic translocation signal
The cytoplasmic translocation signal sequence triggers protein retention in the endoplasmic reticulum lumen.
In proteins that translocate and / or translocate proteins to the cytosol
Amino acid sequence. The signal sequence in mammalian cells is KDEL (Lys-Asp-Glu-
Leu) (SEQ ID NO: 42) (Munro and Pelham, Cell 48: 899-907, 1987). This
Some modifications of the sequence have been made without loss of activity. For example,
The columns RDEL (Arg-Asp-Glu-Leu) (SEQ ID NO: 43) and KEEL (Lys-Glu-Glu-Leu) (sequence
No. 44) confer efficient or partial retention in plants, respectively (Denecke
Et al., Embo. J. 11: 2345-2355, 1992).
The cytoplasmic translocation signal sequence is a receptor internalizing binding ligand or
May be included in either or both of the nucleic acid binding domain portions. Severable phosphorus
If the ligand is linked to the nucleic acid binding domain using a car
The null is preferably a nucleic acid binding domain that remains bound to the cell killing factor-encoding substance.
Included. In addition, the cytoplasmic translocation signal sequence has an effect on receptor binding.
Unless included in the receptor internalized binding ligand
it can. Similarly, the signal sequence located in the nucleic acid binding domain is
Should not interfere with binding to the host material.3. Endosomal disrupting peptide
Additionally or alternatively, the membrane-disrupting peptide can be incorporated into the complex. example
For example, adenoviruses are known to enhance endosomal destruction. Inn
Virus-free virus proteins such as fluenza virus hemagglutinin HA-2
Quality also destroys endosomes and is useful in the present invention. Other proteins herein
Specific endosomal disruption that enhances gene delivery, tested in the assay described in
Disintegrants can be found. Generally, these proteins and peptides are amphiphilic.
(Wagner et al., Adv. Drug. Del. Rev. 14: 113-135, 1994).
Endosomal disrupting peptides (sometimes called fusogenic peptides) are
Ternalized binding ligand, nucleic acid binding domain, and cell killing factor
It can be incorporated into the complex of the code substance. Two from influenza virus
Such peptides of GLFEAIEGFIENGWEGMIDGGGC (SEQ ID NO: 45) and GLFEAIE
GFIENGWEGMIDGWYGC (SEQ ID NO: 46). Useful for destroying endosomes
Other peptides can be identified by general characteristics: 25-30 residues in length, parents
Hydrophobic domains and acids at low pH (eg, pH 5) from a amphiphilic helix
Includes alternative patterns for sex domains. Candidate endosomal disrupting peptides replicate it.
Incorporation into the union and whether it increases the total number of cells expressing the target gene
Tested by determining what. The peptide has an excess of negative charge
To the complex. For example, a DNA construct has only the negatively charged portion of the DNA
Complexed with FGF-poly-L-lysine chemical conjugate to be neutralized. Poly-L-
Lysine is added to further bind the DNA, and then the fusogenic peptide is added.
Add. Any ratio of DNA, poly-L-lysine, and fusogenic peptide can be
It is determined using assays such as expression and cell viability.
Alternatively, the fusogenic peptide is either a ligand or a nucleic acid binding domain
Alternatively, it can be incorporated into the complex as a fusion protein with both. Endosome
The disrupting peptide can have single or multiple copies at the N- or C-terminus of the ligand.
May exist. Endosomal disrupting peptides, nucleic acid binding domains, and receptors
A single fusion protein of a tar internalized binding ligand is constructed and developed.
Can be revealed. Encodes an endosomal disrupting peptide for insertion into the construct
The DNA uses overlapping oligonucleotides and allows for cloning.
PCR to incorporate restriction sites at the 5 'and 3' ends for ease
Can be synthesized. The sequence can be confirmed by sequence analysis.4. Linker
As used herein, a “linker” is a receptor-binding internalized ligand.
Extension linking the peptide or its fragment with the nucleic acid binding domain. is there
In an example, a linker is used to attach the ligand directly to the nucleic acid. This specification
The ligands provided herein have specificity for the conjugate, increased intracellular availability
Imparts serum stability, and / or solubility, and promotes nucleic acid condensation.
Can work.
The linker provided herein can be, for example, a given protease, especially a given protease.
Present only in the subcellular compartment of the tumor or in tumor cells rather than normal cells
By conferring specificity to proteases present at high levels,
Confers gender and serum stability to the cytotoxic conjugate. Although present in the intracellular compartment,
Particular preference is given to specificities for proteases that are not present in blood. Linker Hama
Also includes a sorting signal that directs the conjugate to a specific intracellular locus or compartment.
I can see. In addition, the linker can increase the growth factor by increasing the distance between the components of the conjugate.
It can reduce steric hindrance between the offspring and other proteins or linked nucleic acids. Re
Anker can also condense nucleic acids. For this purpose, the linker also
May contain basic amino acids (eg, Lys, Arg), and
Is also good.
Increase serum stability, solubility, and / or intracellular concentration, or
One or more linkers are used to condense specific factors.
Inserted between the isogenic ligand and the nucleic acid binding domain. With these linkers
Peptide linkers such as intracellular protease substrates, and acid labile phosphorus
Chemical linkers such as car, ribozyme substrate linkers and the like. Pepti
The drinker may be inserted using a heterobifunctional reagent as described below,
Alternatively and preferably, the DNA encoding the ligand encodes the nucleic acid binding domain.
Ligated to other growth factors, including FGF, heparin-binding growth factor
Linked to a factor or cytokine.
Chemical linkers link the linker to FGF, other growth factor proteins, or
It can be inserted by covalent attachment to tocaine and a nucleic acid binding domain.
The linker can be linked via the N-terminus or C-terminus or via an internal residue. rear
The described heterobifunctional agents can be used to achieve such covalent bonding.
You.a. Protease substrate
Peptides encoding protease-specific substrates are composed of a ligand and a nucleic acid binding domain.
Can be introduced between the This peptide is a heterobifunctional reagent as described below.
Or preferably, by recombinant means and obtained
It may be inserted by expression of a chimera.
As long as the substrate is cleaved in the intracellular compartment, any protease-specific substrate (
See, for example, O'Hare et al., FEBS 273: 200-204, 1990; Forsberg et al. Protein Chem. 1
0: 517-526, 1991; Wesby et al., Bioconjugate Chem. 3: 375-381, 1992) is also a linker
Can be introduced as Preferred substrates include higher levels in tumor cells
Expressed in Escherichia coli, preferentially expressed in endosomes, or not present in blood
Substrates specific for different proteases. The following substrates are used herein
Included in substrates intended to be used in accordance with the method of: Cathepsin B group
Quality, cathepsin D substrate, trypsin substrate, thrombin substrate, and recombinant subtilis
Lysine substrate.b. Flexible linkers and linkers to increase solubility of conjugates
Flexible linkers to reduce steric hindrance and to increase the solubility of the conjugate
The linker can be used alone or with another linker, such as a protease-specific substrate linker.
It is intended to be used together. Typically, these linkers are small amino acids
(I.e., small side chains) and uncharged polar side chains. These
Mino acids (Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gln) are more soluble in water. This
Of these amino acids, Gly and Ser are preferred. As such a linker
:
a. GlyFourSer SEQ ID NO: 47
b. (GlyFourSer)TwoSEQ ID NO: 48
c. (SerFourGly)FourSEQ ID NO: 49
d. (SerFourGly)TwoSEQ ID NO: 50
e. (AlaAlaProAla)nWherein n is 1-4, preferably 2. (SEQ ID NO: 5
1)
Like (GlyFourSer)n, (SerFourGly)n, And (AlaAlaProAla)n(Where n is 1 to 6
, Preferably 1 to 4), but is not limited thereto.c. Heterobifunctional cross-linking reagent
Form a covalent bond between amino group and thiol group to introduce thiol group to protein
Numerous heterobifunctional crosslinkers used to insert are known to those skilled in the art (
For example, the preparation and use of such reagents is described, and the commercial
PIERCE CATALOG to provide industrial sources, Immuno Technology Catalog & Handbook
See, eg, Cumber et al., Bioconjugate Chem. 3:
397-401, 1992; Thorpe et al., Cancer Res. 47: 5924-5931, 1987; Gordon et al., Proc.
. Natl. Acd. Sci. 84: 308-312, 1987; Walden et al. Mol. Cell Immunol. 2; 191
-197, 1986; Carlsson et al., Biochem. J. 173: 723-737, 1978; Mahan et al., Anal. Bi
ochem. 162: 163-170, 1987; Wawryznazak et al., Br. J. Cancer 66: 361-366, 1992;
Fattom et al., Infection & Immun. 60: 584-589, 1992). These trials
The drug is a receptor binding internalizer with a protease substrate peptide linker
Used to form a covalent bond between the isogenic ligand and the nucleic acid binding domain.
Can be These reagents include N-succinimidyl-3- (2-pyridyldiamine
Thio) propionate (SPDP: disulfide linker); sulfosuccinimidi
6- [3- (2-pyridyldithio) propionamide] hexanoate (sulfur
E-LC-SPDP): succinimidyloxycarbonyl-α-methylbenzylthio
Sulfate (SMBT, hindered disulfide linker); succinimi
Jil 6- [3- (2-pyridyldithio) propionamide] hexanoate (LC
-SPDP); sulfosuccinimidyl 4- (N-maleimidomethyl) cyclohexa
1-carboxylate (sulfo-SMCC); succinimidyl 3- (2-pyri
(Zirdithio) butyrate (SPDB: hindered disulfide bond linker);
Cinimidyl 2- (7-azido-4-methylcoumarin-3-acetamido) ethyl
1,3'-dithiopropionate (SAED): sulfosuccinimidyl 7-a
Zido-4-methylcoumarin-3-acetate (SAMCA); sulfosuccinimidi
6- [α-methyl-α- (2-pyridyldithio) toluamido] hexanoate
(Sulfo-LC-SMPT); 1,4-di- [3 '-(2'-pyridyldithio) propyl
Onamide] butane (DPDPB); 4-succinimidyloxycarbonyl-methyl
Ru- (2-pyridylthio) toluene (SMPT, hindered disulfate linker):
Luphosuccinimidyl 6 [-methyl- (2-pyridyldithio) toluamide] hex
Sanoate (sulfo-LC-SMPT): m-maleimidobenzoyl-N-hydroxy
Succinimide ester (MBS): m-maleimidobenzoyl-N-hydroxy
Sulfosuccinimide ester (sulfo-MBS); N-succinimidyl (4-
Iodoacetyl) aminobenzoate (SIAB: thioether linker); sulfo
Succinimidyl (4-iodoacetyl) aminobenzoate (sulfo-SIAB)
: Succinimidyl 4 (p-maleimidophenyl) butyrate (SMPB); sulfo
Succinimidyl 4- (p-maleimidophenyl) butyrate (sulfo-SMPB)
: Includes, but is not limited to, azidobenzoyl hydrazide (ABH)
.
These linkers can be peptide linkers (eg, linkers that increase flexibility).
It should be particularly useful when used in combination with-).d. Acid-degradable, photo-degradable and heat-sensitive linkers
Acid-decomposable linkers include bismaleimidoethoxypropane,
Hydrazine linkers (eg, Fattom et al., Infection & Immun. 60: 584-589, 1992).
And entry into the intracellular transferrin cycling pathway
Acid labile transferrin containing sufficient transferrin moiety to render
Conjugates (see, for example, Welhoer et al., J. Biol. Chem. 266: 4309-4314, 1991).
But not limited to these. A conjugate linked via an acid-decomposable linker is
It should preferentially be cleaved in acidic intracellular compartments such as endosomes.
Photodegradable linkers are linkers that are cleaved upon exposure to light (e.g., Goldm
acher et al., Bioconj. Chem. 3: 104-107, 1992).
Releases targeted drugs upon exposure to (Hazum et al., Proc. Eur. Pept. Symp.,
16th, Brunfeldt, K (Ed), 105-110, 1981; Photolytic protection against cysteine
Nitrobenzyl group as a group; Yen et al., Makromol. Chem. 190: 69-92, 1989; Hid
Roxypropyl methacrylamide copolymer, glycine copolymer, fluorescein
-Soluble photodegradable copolymers containing copolymers of methyl and rhodamine
ー; and Senter et al., Photochem. Photobiol. 42: 231-237, 1985;
Nitrobenzyloxycarbonyl chloride cross-linking reagent that produces union). Such a resource
The skin or eye condition and other tissues (eg, to prevent or treat restenosis)
Are particularly useful for treating blood vessels during angioplasty in a surgical procedure.
It can be exposed to light using fiber optics. After administration of the conjugate,
The skin or other body part is exposed to light, releasing the targeted moiety from the conjugate
Can occur. It releases cytotoxic factors during internalization
Allows the administration of higher doses of such conjugates as compared to conjugates
Should be. Thermosensitive linkers have similar applicability.H. Expression of receptor-binding internalized ligand and nucleic acid binding domain Expression vectors and host cells for
Examples of the host organism include bacteria (eg, E. coli) and yeasts (eg, Saccharomyces).
cerevisiae and Pichia pastoris), mammalian cells, and insect cells
,
An organism in which a heterologous protein is produced recombinantly can be mentioned. Currently preferred inn
The main organism is an E. coli bacterial strain.
A DNA construct encoding the desired protein is used for expression in a suitable host.
Is introduced into the plasmid. In a preferred embodiment, the host is a bacterial host
. The sequence encoding the ligand or nucleic acid binding domain is preferably
Codons are optimized for expression in primary. Thus, for example, human FGF-2
When expressed in bacteria, the codons are optimized for bacterial use. Small code
For regions, the gene can be synthesized as a single oligonucleotide. Than
For large proteins, multiple oligonucleotide splicing, mutation
Induction, or other techniques known to those skilled in the art, may be used. For example, bacteria-codon
The sequence of a preferred FGF-SAP fusion is shown in SEQ ID NO: 80. Promoters and operating
The sequence of nucleotides in the plasmid, which is a regulatory region, such as
Operatively interconnected for Coat growth factor or growth factor-chimera
The sequence of nucleotides to be encoded also includes DNA that encodes a secretion signal.
Is a precursor protein. Processing that occurs
The recovered protein can be recovered from the periplasmic space or the fermentation medium.
In a preferred embodiment, the DNA plasmid also has a transcription terminator sequence
including. As used herein, “transcription terminator region” refers to (a) the transcript
Subsegment Encoding a Polyadenylation Signal and Site
And / or (b) a polymerase that recognizes the selected promoter.
And has a subsegment that provides a transcription termination signal that terminates transcription by Perfect
Various transcription terminators can be obtained from protein-encoding genes, which
The source of the inserted gene or promoter may be the same or different.
Good. A transcription terminator is an optional component of the expression system herein, but is preferably
Used in a preferred embodiment.
A plasmid as used herein is a protein or polypeptide of interest.
And a promoter operably linked to the DNA encoding
Designed for expression of the protein in the host. Tightly adjustable promotions
Has been found to be preferred for saporin expression. Proteins in this specification
Promoters suitable for the expression of quality and polypeptide are widely available and
It is well known in the art. Inducible promoter or construct linked to regulatory region
Preferred promoters are preferred. Such promoters include T7 phage pro
Motor and other T7-like phage promoters (eg, T3, T5 and SP6
Motor), lac promoters such as trp, lpp, and lacUV5 from E. coli
A baculovirus / insect cell expression system P10 or polyhedron gene promoter
(E.g., U.S. Patent Nos. 5,243,041, 5,242,687, 5,266,317, 4,7
45,051, and 5,169,784) and inducible proteins from other eukaryotic expression systems.
Motors include, but are not limited to. For protein expression,
Such promoters are operably linked to control regions such as the lac operon.
And inserted into the plasmid.
Preferred promoter regions are promoters that are inducible and functional in E. coli.
Data area. Examples of suitable inducible promoters and promoter regions
E. coli lac which is responsive to isopropyl β-D-thiogalactopyranoside
Operator (IPTG; see Nakamura et al., Cell 18: 1109-1117, 1979);
Metallothionein promoter metal-mediated which is responsive to metal (e.g., zinc) induction
Clause-element (see, for example, U.S. Pat. No. 4,870,009 to Evans et al.); IP
Phage T7lac promoter responsive to TG (e.g., U.S. Pat.
And Studier et al., Meth. Enzymol. 185: 60-89, 1990), and TAC promoter
But are not limited to these.
The plasmid also preferably contains a selectable marker gene (single) that is functional in the host.
Or multiple). As selectable marker genes, most non-transformed cells
A phenotype that allows transformed bacterial cells to be identified and selectively grown from within
And any gene that imparts to a bacterium. Appropriate selectable markers for bacterial hosts
Examples of the gene include an ampicillin resistance gene (Ampr),tetracycline
Resistance gene (Tcr) And the kanamycin resistance gene (Kanr). Mosquito
The namycin resistance gene is currently preferred.
Plasmids also provide a signal for secretion of an operably linked protein.
Contains encoding DNA. Secretion signals suitable for use are widely available and
It is well known in the art. Prokaryotic and eukaryotic secretory systems functional in E. coli
Signals may be used. Currently preferred secretion signals include the following E. coli genes:
Encoded by offspring: secreted by ompA, ompT, ompF, ompC
Gnal, β-lactamase, alkaline phosphatase and the like (von Heijne, J
. Mol. Biol. 184: 99-105, 1985). Further
In addition, bacterial pelB gene secretion signal (Lei et al., J. Bacteriol. 169: 4379, 1987), p.
The hoA secretion signal and cek2, which is functional in insect cells, can be used. Most preferred
The secretion signal is the E. coli ompA secretion signal. Other prokaryotes known to those skilled in the art
And eukaryotic secretion signals can also be used (see, eg, von Heijne, J. Mol.
Mol. Biol. 184: 99-105, 1985). Using the method described herein
Thus, those skilled in the art will recognize that a yeast cell, an insect cell, or a mammalian cell
Certain secretion signals can be substituted to cause the protein to be secreted from those cells.
Particularly preferred plasmids for the transformation of E. coli cells include pET expression vectors
(See US Pat. No. 4,952,496; available from Novagen, Madison, WI;
In addition, see the literature published by Novagen describing this system).
I can do it. Such plasmids include T7lac promoter, T7 terminator
PET containing the lac, the inducible E. coli lac operator, and the lac repressor gene
11a; T7 promoter, T7 terminator, and E. coli ompT secretion signal
Including pET 12a-c; and His-Tag for use in purification on a His columnTMleader
A sequence and a thrombin cleavage site that allows cleavage following purification on this column,
PET 15b (Novagen, Mad) containing T7-lac promoter region and T7 terminator
ison, WI).
Other preferred plasmids include pKK plasmids, especially pKK233-3.
, Which contain the tac promoter (available from Pharmacia; furthermore, Brosiu
s et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 81: 6929, 1984; Ausubel et al., Current Protocols
in Molecular Biology; U.S. Patent Nos. 5,122,463, 5,173,403, 5,187,153
No. 5,204,254, 5,212,058, 5,212,286, 5,215,907, 2,220,
013, 5,233,483 and 5,229,279). Plasmid pKK
EcoRI digestion with a kanamycin resistance cassette with EcoRI sticky ends
Npishi
Modified by substitution of a phosphorus resistance marker gene (purchased from Pharmacia; p.
See, for example, Vieira et al. (Gene 19: 259-268, 1982; and U.S. Pat.
No. 4,719,179). pBlueBac (also called pJVETL and its induction
Body), especially pBlueBac III (see, for example, US Pat. Nos. 5,278,050, 5,244,805, 5
No. 5,243,041, No. 5,242,687, No. 5,266,317, No. 4,745,051, and No. 5,169,7
No. 84; available from Invitrogen, San Diego).
Rus vectors can also be used for expression of polypeptides in insect cells. pB
The lueBacIII vector is a dual promoter vector and
Smid is a β-galactosidase residue under the control of an insect recognizable ETL promoter
Contains the gene (lacZ) and is inducible by IPTG, so it can be used for blue / white screening.
Provides for selection of recombinants. The DNA construct is a baculovirus vector pBlue
Insect cells Spodopterafru, which can be made in Bac III and then along with the wild-type virus
giperda can be co-transfected (sf9 cells, eg, Luckow et al., Bio / te
chnology 6: 47-55, 1988 and U.S. Patent No. 4,745,051).
Other plasmids include pIN-IIIompA plasmids such as pIN-IIIompA2 (e.g.,
See, for example, U.S. Patent No. 4,573,013; furthermore, Duffaud et al., Meth. Enz. 153
: 492-507, 1987). The pIN-IIIompA plasmid is E. coli
Functional fragments derived from the lipoprotein gene and transcriptional readiness
It contains an insertion site for heterologous DNA linked to the binding frame. This plasmid is
In addition, a DNA fragment encoding the signal peptide of the ompA protein of E. coli
The ompA signal at the amino terminus of the desired polypeptide.
Expressed with the peptide, which allows for efficient secretion across the plasma membrane
Position. This plasmid also provides for transcriptional expression of the desired polypeptide.
E. coli lac promoter-operator
DNA encoding specific segments, and absence of lac operon inducer
Interacts with the lac promoter-operator in the presence to prevent transcription therefrom
And another functional E. coli lacI gene encoding a related repressor molecule. Place
Expression of the desired polypeptide is determined by the lipoprotein (lpp) promoter and lac pro
Under the control of a motor-operator, but not driven from any promoter
Transcription is usually blocked by a repressor molecule. Repressor is independence
Selective inactivation by the promoter molecule, thereby allowing both promoters
Induce the transcriptional expression of these desired polypeptides.
Preferably, the DNA fragment is replicated in a bacterial cell, preferably in E. coli
. Preferred DNA fragments also contain a bacterial origin of replication, which allows DNA fragmentation between bacterial generations.
To ensure that In this way, large amounts of DNA fragments are transmitted to bacteria.
Can be produced by replication. Preferred origins of bacterial replication include fl-ori and
Including, but not limited to, the col E1 origin of replication. A preferred host is lac UV Pro
T7 RNA polymerase operably linked to an inducible promoter, such as a motor
(See US Pat. No. 4,952,496.)
When). Such hosts include lysogen E. coli strains HMS174 (DE3) pLysS, BL21 (DE3) pLysS,
HMS174 (DE3), and BL21 (DE3), but are not limited thereto. BL21 (DE3
) Strains are preferred. The pLys strain has low levels of T7 lysozyme,
Provide inhibitors.
The provided DNA fragment also contains a gene encoding a repressor protein.
It may contain a gene. Repressor protein binds to repressor protein
Transcription of a promoter containing a sequence of nucleotides of interest can be suppressed. This professional
The motor can be desuppressed by changing the physiological conditions of the cell.
For example, this change can be caused by adding an operator or regulatory protein or DN to the growth medium.
By adding molecules that inhibit the ability to interact with other regions of A
Or by altering the temperature of the growth medium. Preferred repress
Sir protein is an E. coli lacI repressor that is responsive to IPTG induction,
But is not limited thereto. E.coli
The lacI repressor is preferred.
DNAs encoding full-length FGF-2 or FGF-3 muteins were FGF-protamine fusions, respectively.
Nuclei such as protamine for intracellular and periplasmic expression of synthetic proteins
Ligated to DNA encoding the acid binding domain and expressed pET-11a and pET-12a
It is introduced into a pET vector (Novagen, Madison, WI) containing the vector.I. Receptor binding internalized ligand / nucleic acid binding domain conjugate and Of a complex containing a cell and a cell killing factor-encoding substance
Within the scope of the present invention, the specificity of the delivery is achieved via the ligand. Typically
The nucleic acid binding domain can be either chemically linked or as a fusion protein.
At some point, it binds to the receptor binding internalizing ligand. Or,
As described below, the ligand can be directly attached to the nucleic acid and then condensed with the nucleic acid.
Can be complexed with a nucleic acid binding protein such as poly-lysine that acts to cause
. A linker can optionally be used as described above. Receptor binding internala
The isizing ligand confers delivery specificity in a cell-specific manner. The receptor to use
-Selection of binding internalized ligand depends on receptor expressed by target cells
Depends on the The receptor type of the target cell population is determined by antibody staining, receptor-
PCR of cDNA using specific primers and biochemical or functional receptors
It can be determined by standard methods such as binding assays. Receptor is cell type-specific
Differential or increased expression or activity in the target cell population (ie,
It is preferable to have a higher rate of internalization.
As described herein, nucleic acid binding domains can be of two types
(Either non-specific in the ability to bind to nucleic acids or amino acid residues
Highly specific to bind only to nucleic acid sequences). Non-specific binding protein
, Polypeptides, or compounds are generally polycationic or highly basic
It is. Lys and Arg are the most basic of the 20 normal amino acids;
Residue-enriched proteins are candidates for nucleic acid binding domains. Basic protein
Examples of qualities include histone, protamine, and anti-lysine and arginine.
Including subunits. Poly-L-lysine is a frequently used nucleic acid binding domain
(See U.S. Patent Nos. 5,166,320 and 5,354,844). Poly-L-lysine
And protamine are preferred. Other poly such as spermine and spermidine
Cations can also be used to bind nucleic acids. For example, gal4, Sp-1, AP-1, my
Sequence-specific proteins including oD, and the rev gene product from HIV can be used.
You. Specific nucleic acid binding domains are used to internalize the receptor binding of interest.
Can be cloned in tandem, individually or in multiples into the desired area of Gand
it can. Alternatively, the ligand and the binding domain may be chemically linked to each other.
The corresponding sequence that binds to the sequence-specific domain is included in the construct to be delivered.
Can be caught. Receptor-bound internalization of cell killing factor-encoding substances
Conjugation to the gand / nucleic acid binding domain requires specific binding to the nucleic acid binding domain.
Make it possible. Greater specificity of binding binds to cell killing factor-encoding substance of interest
This can be achieved by identifying and using small amino acid sequences that For example
Bind to specific nucleic acid sequences with high affinity using phage display
Amino acid residues of various lengths can be identified (see US Pat. No. 5,223,409).
When). The peptide sequence is then receptor bound as a single copy or multiple copies.
Can be cloned into a combined internalized ligand. Alternatively, the peptide
It may be chemically coupled to a pter-bound internalized ligand. Combined tongue
Incubation of cell-killing factor-encoding substance with protein is specific between the two
A natural bond.
These complexes may be expressed, overexpressed, or
Cells with appropriate receptors that are more active in internalization
Encodes saporins, other cell-killing proteins, or prodrugs
Can be used to deliver nucleic acids. Cell killing factor gene is c-myc, early in SV40
Or a late gene, such as a CMV-IE, TK, or adenovirus promoter.
Cloned downstream of the milk promoter. As mentioned above,
Is active in either cell type, α-crystallin or
Active only in a tissue-specific manner, such as rosinase, or event-specific
Or inducible, such as MMTVLTR.1. Chemical bonding a. Preparation of receptor-bound internalized ligand
Receptor binding internalized ligands, recombinant DNA technology, appropriate supply
Any suitable method, including isolation from a source, purchase from a commercial source, or chemical synthesis.
Prepared by the method as discussed. Selected linker (single or multiple)
(Number) is generally the number of available channels on the receptor-binding internalized ligand.
Receptor-bound internalization by chemical reaction relying on all or amine groups
Conjugated ligand. Heterobifunctional linkers are particularly suitable for chemical coupling
. Alternatively, if the linker is a peptide linker, the receptor binding
The turning ligand, linker and nucleic acid binding domain are
It can be expressed recombinantly as a quality.
Any tag that binds and is internalized through receptor interactions
Protein can be used herein. In particular, it binds to and binds to FGF receptors
Any member of the FGF peptide family that internalizes
May be used in part herein. For the chemical bonding method, its tamper
The protein can be recombinantly produced, synthetically produced, or commercially or other sources.
Can be obtained from a source. In preparing a fusion protein, the DNA encoding FGF can be any
It can be obtained from known sources or synthesized according to its DNA or amino acid sequence.
(See discussion above).
Although any growth factors can be bound in this manner, FGF, VEGF, and HBEGF
Combinations are discussed by way of example only and are not limiting.
If necessary or desired, ligands including chemical conjugates and fusion proteins
Heterogeneity in the preparation of (eg, FGF) is the site of inhomogeneity (single U or
Can be reduced by modifying the ligand by deleting or substituting
I can do it. Such sites in FGFs are typically associated with protein folding.
In this case, interaction with other cysteines or one per FGF peptide molecule
Cysteine residues still available for interaction with more cytotoxic molecules.
You. Thus, such cysteine residues provide the proper folding of the FGF peptide.
Or for binding and internalization to the FGF receptor
Does not contain any required cysteine residues. In chemical bonding, physiological
One cysteine residue available for interaction in this case is not replaced and a cytotoxic site
Used as a site for linking to Thus, the resulting modified FGF is
A single species of nucleic acid binding domain (or nucleic acid) is associated.
A polypeptide that is reactive with the FGF receptor is a protein in which the obtained FGF protein is
Make sure that there is only one cysteine residue available for binding to the damaging agent.
Not required for sceptor binding but for reaction with appropriately derivatized cytotoxic factors
It can be modified by removing one or more reactive cysteines available. Must
If necessary, the contribution of each cysteine to its ability to bind to FGF receptors is empirical
Can be determined. Each cysteine residue is a conservative amino acid change (see Table 1 above).
) Can be systematically substituted or deleted. The resulting mutein
Indicates the required biological activity, binding to the FGF receptor and the linked cytotoxic moiety
Tested for ability to internalize minutes. If mutein is wild type active
Cysteine residues are not required if they retain at least 50% of their sex. Sa
Cysteines are systematically deleted and replaced, and the resulting mutein is
Tested for activity. In this way, it binds to the FGF receptor and
Determines minimum number and identity of cysteines needed to retain ability to localize
Can be done. Then, the obtained mutant FGF is cytotoxic to cells expressing the FGF receptor.
Targeting harmful factors and internalizing cytotoxic factors into such cells
Are tested for retention. Retention of proliferative activity is not critical
Is an indicator of the retention of such activity. Proliferative activity of bovine aortic endothelial cells
For any suitable proliferation assay, such as the one described below, which measures the increase in number,
Thus it can be measured.
However, it should be noted that: Modified or mutated
FGFs may show reduced or no proliferative activity
But if they target cell-killing factor-encoding substances to cells with FGF receptors
If it retains its ability to localize, resulting in internalization
May be suitable for use herein. Certain residues of FGF-2 are associated with proliferative activity.
It is linked. These residues arg116, lys119, tyr120, trp123, ile116,
Modifications to glu119, ala120, ala123 can be made individually to remove this function.
(See SEQ ID NOs: 81-84). The resulting protein is analyzed using standard assays.
Tested for proliferative activity.
Any of FGF-1 to FGF-9 can be used. FGF-1 to FGF-9
The amino acid sequences are known (eg, SEQ ID NO: 10 (FGF-1) and SEQ ID NOS: 12-18 (
FGF-3 to FGF-9, respectively). The comparison between the amino acid sequences of FGF-1 to FGF-9 is one Cy
s is conserved among the FGF family of peptides (see Table 3
When). These cysteine residues may be required for secondary structure and are modified
Not a preferred residue to be. Each of the remaining cysteine residues is systematically deleted
Predicted not to alter the gain and / or serine residue or protein structure
It can be replaced by another residue. The resulting peptides are tested for biological activity
Is done. If a cysteine residue is required to retain biological activity, it may be deleted.
No; preferably, if not necessary, secondary to serine or the resulting protein
It is replaced with another residue that does not change its structure.
Appears essential for retention of biological activity and preferred residues for deletion or substitution
The cysteine residues from each of the non-groups FGF-1 to FGF-9 are as follows:
For example, FGF-1 has cysteines at positions 31, 98 and 132; FGF-2 has 34, 78, 96
Has cysteines at positions 101 and 101; FGF-3 has cysteines at positions 50 and 115;
GF-4 has cysteines at positions 88 and 155; FGF-5 has cysteines at positions 19, 93, 160 and 202.
Has stain; FGF-6 has cysteines at positions 80 and 147; FGF-7 has 18, 23, 3
Has cysteines at positions 2, 46, 71, 133 and 137; FGF-8 is 10, 19, 109 and 127
Has a cysteine at position; and FGF-9 has a cysteine at positions 68 and 134.
Since FGF-3, FGF-4 and FGF-6 have only two cysteines,
For the purpose of chemical linkage, another residue, preferably the residue near either end, is
Cysteine does not delete or replace unless replaced by in
Is preferred. For other FGF family members, at least one cis
Thein must remain available in association with the cytotoxic conjugate, presumably
Is two cysteines, at least the cysteine residues listed in Table 3.
A second cysteine may be required to form a disulfide bond. like this
In addition, any FGF peptide having more than three cysteines can
Modified for chemical conjugation by deleting or replacing residues. 3
FGF peptide with two cysteine residues is modified by removing one cysteine
And binds to the cytotoxic site, binds to the FGF receptor, and
Tested for ability to internalize site.
Several methods of basic FGF for chemical conjugation according to the methods herein
(The preparation of mutein for recombinant expression of the conjugate is described below)
. PFC80 encoding basic FGF (PCT Application No. PCT / US93 / 05702; US Patent Application No. 0
No. 7 / 901,718; see also SEQ ID NO: 52).
Mutagenesis. The basic FGF (FGF-2) to cysteine 78 serine ((C78S
] FGF) or mutagenesis of cysteine 96 to serine ([C96S] FGF)
As judged by the ability to stimulate endothelial cell proliferation, substantially complete
Two mutants were generated that retained proliferative activity. Two mutants and a natural tag
Protein activity does not differ significantly as assessed by efficiency or maximal response
. Sequence analysis of the modified DNA converts each mutant to a serine codon.
Cysteine. One, two or all
The construction and biological activity of FGF-1 with three cysteine cysteine substitutions is open.
(US Pat. No. 5,223,483). The mitogenic activity of the mutant is
Similar to or greater than protein. Thus, any
Cysteine can also be mutated, and FGF-1 still binds and internalizes
You.
The obtained mutein FGF or unmodified FGF is reacted with the nucleic acid binding domain. bF
GF mutein is a single species of derivatized nucleic acid binding domain (mono-derivatized nucleic acid binding domain).
Main), thereby producing a single species preparation of the FGF-nucleic acid binding domain conjugate
And a homogenous composition of the FGF-nucleic acid binding domain chemical conjugate is obtained. Get
The resulting chemical conjugate does not aggregate and retains the required biological activity.
VEGF or HBEGF may be isolated from a suitable source, or may be a recombinant
Can be produced using DNA technology. To produce a chemical bond herein,
Growth factor proteins are generally linked to the core via a reactive amine or thiol group.
Binds to a nucleic acid binding domain directly or through a linker to the acid binding domain
Let it. Growth factor proteins may be N-terminal, C-terminal or other
Binding through any of the locations. In a preferred embodiment, the growth factor protein
Can be linked to the linker or to the nucleic acid binding domain via a reactive cysteine residue.
Join. In addition, growth factors may be
Is near (within about 20, preferably 10 residues from either end) and preferably
Substituting residues or inserting cysteines at or near the amino terminus
Can be modified by the addition of cysteine residues.
In some embodiments, the heterogeneity of the preparation alters the growth factor protein abruptly.
Mutageneses replace reactive cysteines and preferably provide only one
It can be reduced by leaving only the available cysteines intact. Success
Long factor protein is a site or sites on the growth factor that causes heterogeneity
Is modified by deletion or substitution. Such sites are typically
Interacts with other cysteines during protein folding or
Interaction of phosphorus-binding growth factor peptide with more than one cytotoxic molecule per minute
A cysteine residue that is still available for action. As mentioned above, such a system
The in residue binds to the correct folding of the growth factor or to the growth factor receptor.
Does not contain any cysteine residues required to retain its ability to internalize
. One cysteine available for interaction under physiological conditions for chemical bonding
No residues are substituted. Because it is the part that connects the cytotoxic part
Because it is used as a place. The resulting modified heparin-binding growth factor is
Attached to a single species of cytotoxic conjugate.
Alternatively, binds to VEGF, HBEGF or other heparin-binding growth factor receptors
The contribution of each cysteine to the ability to perform
Can be determined. Each cysteine residue is a conservative amino acid change (see Table 1 above)
) Can be systematically substituted or deleted. The obtained mutein can be
Sex: binds to a growth factor receptor and incorporates a linked nucleic acid binding domain and agent.
Test for ability to turn. If muteins do not retain this activity
If so, no cysteine residue is needed. Systematically delete and place additional cysteines
And the resulting muteins are tested for activity. Each remaining cysteine
The residues are systematically deleted and / or altered serine residues or protein structure.
Can be replaced by other residues that would not be possible. The resulting peptide is biologically
Test for activity. If cysteine residues are required for retention of biological activity
If so, do not delete it; if not necessary, serine or the resulting tamper
It is preferable to substitute with another residue that does not alter the secondary structure of the protein. Like this
Ability to bind to and internalize heparin-binding growth factor receptor
Can determine the minimum number and identity of cysteines required to retain But,
The modified or mutant heparin-binding growth factor has a reduced growth activity.
Or do not show it, if they bind unmodified heparin-binding growth factor,
Has a receptor that results in internalization of the cytotoxic moiety
If the ability to target the linked cytotoxic agent to cells that
It is noted that it may be suitable for use in writing. For VEGF, VEGF12 1
Contains 9 cysteines and VEGF165, VEGF189And VEGF206Each of
VEGF121Contains seven additional residues in a region that is absent. Any of the seven
Are not essential for targeting and internalization of linked cytotoxic factors.
It looks like Su. Recently, Cys-25, Cys-56, in dimerization and biological activity,
The role of Cys-67, Cys-101, and Cys-145 has been evaluated (Claffery et al., Biochem. Bi).
ophys. Acta 1246: 1-9, 1995). Dimerization requires Cys-25, Cys-56 and Cys-67
And Substitution of any one of these cysteine residues results in the formation of monomeric VEGF
Secretion occurs, which is inactive in both vascular permeability and endothelial cell mitogenesis assays
Met. In contrast, the biological activity was somewhat reduced but the substitution of Cys145 was dimeric.
It had no effect on incarnation. Cys-101 substitutions can be secreted or cytoplasmic proteins
Did not result in production. Thus, substitution of Cys-145 is preferred.
The VEGF monomer is preferably linked to a linker or a non-essential cysteine residue.
Is linked to the targeting agent. At or at one end, preferably the N-terminus
VEGF modified by the introduction of a Cys residue in the vicinity of
Preferred. For use herein, preferably a linker and / or linker is used.
Alternatively, VEGF is dimerized prior to binding to the targeting agent. Heterobifunctional drugs
Linkers, such as, or coupling of proteins to nucleic acids, or proteins
Logging methods are known to those of skill in the art and are also described herein.
Necessary for biological activity for recombinant expression using the methods described herein.
Can be deleted or substituted up to all cysteines in the missing HBEGF polypeptide
You. Alternatively, for use in the chemical conjugation methods herein, cytotoxic
All but one of these cysteines used in chemical coupling to the factor have been deleted.
Or it can be replaced. Each HBEGF polypeptide described herein has six system
It has an in residue. Each of the six cysteines can be independently substituted, and
The resulting mutein binds to the HBEGF receptor and is internalized
Ability can be tested. Alternatively, the DNA encoding the obtained mutein is
A construct comprising DNA encoding a nucleic acid binding domain linked to BEGF encoding DNA
Used as part. The construct is expressed in a suitable host cell and the resulting protein
Ability to bind and internalize protein to HBEGF receptor
test. As long as this ability is maintained, muteins are suitable for use herein.
That's right.
Methods for chemical conjugation of proteins are known to those skilled in the art. Chemical bond
The preferred method for this depends on the components selected, but is preferably a disulfide bond.
It relies on formation. For example, if the targeting substance is SPDP-derivatized saporin
VEGF prior to coupling or binding to derivatized saporin
It is advantageous to dimerize the moiety. If VEGF is N-terminal, preferably, or
Nucleic acids, if modified to include a cysteine residue at or near the C-terminus
Coupling to the binding domain should be followed by dimerization. This specification
To perform chemical conjugation in a HBEGF polypeptide, one or more selected
Via a provided linker or directly to a nucleic acid binding domain.b. Preparation of nucleic acid binding domains for chemical conjugation
A nucleic acid binding domain is prepared for chemical conjugation. Nucleus for chemical bonding
The acid binding domain can be derivatized with SPDP or other suitable chemical agent. If join
If the sex domain has no Cys residue available for the reaction, an insertion or another amino acid
Can be substituted for the acid. If desired, substantially as described, the mono-derivative
Species can be isolated.
For chemical binding, the nucleic acid binding domain is
Derivatization or inclusion of a cysteine residue for binding to the
Can be modified. Typically, derivatization proceeds by reaction with SPDP. As a result
, Resulting in a heterogeneous population. For example, 0.9 moles per mole of nucleic acid binding domain
Nucleic acid binding domains derivatized by SPDP to the level of gin-disulfide
Include a population of underivatized, monoderivatized, and diderivatized SAPs. SPD generally
The nucleic acid binding domain protein derivatized with P
Therefore, it may lose its ability to bind to nucleic acids (Lambert et al., Cancer Treat. Res. 37: 175-
209, 1988). The amount of underivatized nucleic acid binding domain in the preparation of
Can be difficult to cleave, and this can result in the addition of derivatized nucleic acid to the reaction mixture.
Estimating the correct proportion of the affinity domain can cause errors.
However, due to the removal of the negative charge by the reaction of SPDP with lysine, the three species are
Has a difference in charge. The method herein is based on Mono-S cation exchange chromatography.
In order to purify the mono-derivatized nucleic acid binding domain by
rely. The use of a purified, mono-derivatized nucleic acid binding domain is
Has significant advantages. Receptor binding interface capable of reacting with nucleic acid binding domain
The amount of localizing ligand is limited to one molecule with a mono-derivatized substance,
Results in a more heterogeneous conjugate in the results presented in the specification
I understand. Heterogeneity with mono-derivatized nucleic acid binding domain used here
Source is still possible, but binding to cell killer-encoding substances is not affected
As long as it is acceptable.
More than one amino group on the nucleic acid binding domain reacts with the succinimidyl moiety
More than one amino group on the surface of the protein may be reactive
.
This raises the possibility of heterogeneity in the mono-derivatized nucleic acid binding domain.
As an alternative to derivatization to introduce sulfhydryls, introduction of cysteine residues
Can alter the nucleic acid binding domain. Preferred for introduction of cysteine residues
The new locus is located in the N-terminal region (preferably about N-terminal to the nucleic acid binding domain).
1-20 residues).
(React the mono-derivatized nucleic acid binding domain, or
Resulting preparation of chemical conjugates using either method (introducing into the affinity domain)
The object is a single species; and the composition containing the conjugate does not appear to be agglomerated.2. Fusion of receptor binding internalized ligands and nucleic acid binding domains Synthetic protein
As a preferred alternative, as described below, the heterogeneity is
To generate a fusion protein of a localized ligand and a nucleic acid binding domain
And can be avoided. Receptor binding in linked to nucleic acid binding domain
Expression of DNA encoding the fusion of the turning ligand results in cytotoxic binding
A more homogeneous preparation of the body is obtained. Aggregate formation is due to the removal of non-essential cysteines
So that the receptor binding internalized ligand and / or nucleic acid binding
Modify the domain to prevent interaction between conjugates via free cysteine
And may be reduced in preparations containing the fusion protein. As needed
, One or more coding regions for endosomal disrupting peptides
Can be built as part of
DNA encoding the polypeptide can be isolated, synthesized, or commercially available.
It can be obtained from a source or can be prepared as described herein. Recombination
Expression of the polypeptide can be performed as described herein;
The DNA encoding these polypeptides can be used for the methods described herein.
Can be used as starting material.
As described above, FGF, VEGF, HBEGF hepatocyte growth factor, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4,
IL-5, IL-6, IL-8, IL-10, IL-11, IL-13, TNF, GM-CSF, IFN and IGF polypep
The DNA encoding the tide and / or the amino acid sequence of these factors is described above.
ing. DNA can be prepared synthetically based on amino acids or DNA sequence, or
Are available to those skilled in the art, such as PCR, library probe hybridization, etc.
It can be isolated using known methods or obtained commercially or from other sources.
You. For example, a cDNA encoding FGF is converted from a plasmid containing a cDNA encoding FGF.
Suitable methods for amplifying are described in the examples.
As described herein, such DNA is then responsible for any aggregate formation.
Mutations can be made using standard methods to delete or replace any cysteine residues.
May be induced. If necessary, the identity of cysteine residues that contribute to aggregate formation
Deleting and / or replacing cysteine residues, cysteine deleted
The resulting growth factor is in a solution containing physiologically acceptable buffers and salts.
It can be determined empirically by ascertaining whether aggregates form. Cysteine
Positions for insertion of residues can also be determined empirically. Generally, C- or, preferably,
Is preferably the region at or near the N-terminus (within 20, preferably 10 amino acids).
Insert the DNA construct encoding the fusion protein into the plasmid, as described above.
And expressed in a selected host, and
Ligated ligand-nucleic acid binding domain conjugate can be produced. Multiple copies of the chimera
One can be inserted into a single plasmid in operable linkage with one promoter. Departure
When revealed, the resulting protein is multimeric. Typically, chimeras 2-6
The copies are inserted into one plasmid, preferably in a head-to-tail fashion.a. Preparation of muteins for recombinant production of fusion proteins
Cysteine removal, which is not required for conjugation and internalization, is
Preferred for both recombinant and recombinant methods of chemical conjugation methods,
All but one of the key cysteines are deleted or substituted. In fact, FGF
For polypeptides, 2 (including each of the cysteine residues listed in Table 3)
Only one cysteine, and possibly only those listed in Table 3,
It appears necessary to retain the required biological activity of the F peptide. Like this, 2
FGF peptides with more cysteines replace the remaining cysteines with serine
By doing so. The resulting muteins are tested for the required biological activity.
You can experiment.
FGF peptides with two cysteines, such as FGF-3, FGF-4 and FGF-6,
Can be modified by substituting a second cysteine not listed in Table 3,
The mutein obtained in this way has a cytotoxic factor linked to DNA encoding FGF.
Used as part of the construct containing the DNA to be loaded. A suitable inn for this construct
The protein is expressed in the main cells, and the resulting protein binds to the FGF receptor.
Test for ability to internalize vesicle-toxic factor. Illustrated herein
As you do, Cys78And Cys96Containing bFGF mutein substituted with a serine residue
Coalescence was prepared.b. DNA constructs and expression of DNA constructs
To produce a mono-species preparation of the fusion protein, the FGF protein or other
Expression of DNA encoding receptor-binding internalized ligand
Any system in which the FGF portion of the resulting fusion protein is available for the reaction
Modify to not include in. In a preferred embodiment, the FGF polypeptide
Is linked to DNA encoding the nucleic acid binding domain. FGF PO
Encodes a repeptide or other receptor binding internalizing ligand
DNA removes possible translation stop codons and transcription or translation stop signals.
, And modified to remove or replace available cysteine-encoding DNA.
Changed. The DNA is then replaced with the first codon of the direct or nucleic acid binding domain.
Via a linker region of one or more codons between the FGF and the last codon of FGF
Ligation to DNA encoding the binding domain polypeptide. Linker region support
The result is that the resulting conjugate binds to the target cell, and thereby
It can be of any length as long as Currently, about 1 to about 75 to 90 codons
The pacer region is preferred. Receptor-bound internals in fusion proteins
The order of the isizing ligand and the nucleic acid binding domain can be reversed. If nucleic acid binding
If the sex domain is N-terminal, it is a stop codon and any stop signals
Are also removed.
As described above, all including FGF, VEGF, HBEGF, cytokines, growth factors, etc.
The heparin binding protein is modified according to the methods described herein and
Can be expressed. Binding to FGF receptor followed by internalization
Is the only activity required for an FGF protein suitable for use herein. FGF
All of the proteins are from a very wide range of normal diploid mesoderm and neural crest derived cells.
Induces mitogenic activity in vesicles, and this activity binds to FGF cell surface receptors.
If so, it is mediated by subsequent internalization. FGF receptor
Such “FGF mitogens” reflect their ability to integrate and be internalized
The test for `` activity '' is the ability to stimulate the growth of cultured bovine aortic endothelial cells (
See, for example, Gospodarowicz et al. Biol. Chem. 257: 12266-12278, 1982; Gospodaro
wicz et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 73: 4120-4124, 1976).
If FGF or other ligand lacks mitogenic or other biological activity
If modified, binding and internalization should
Or it can still be easily assayed by any one of the other equivalent tests. General
Typically, these tests involve the step of labeling the ligand and inking it with the target cells.
And the step of visualizing or measuring the intracellular label. For example,
Briefly, FGF is fluorescently labeled with FITC, or125Can be radiolabeled with I.
Fluorescein-conjugated FGF is incubated with the cells, and internalized.
Examine microscopically by fluorescence or confocal microscopy for the application. FGF
To125When labeled with I, labeled FGF is incubated with cells at 4 ° C. cell
Temperature shifted to 37 ° C. and washed with 2M NaCl at low pH to remove all cell-bound FGF.
Remove. The label is then counted, which allows internalization of FGF.
Measurement. Alternatively, the ligand can be any of the methods described herein.
Binds to the nucleic acid binding domain and encodes a saporin-encoding plasmid.
And complex with it. As described below, cells can be transferred using this complex.
And cytotoxicity can be measured.
The resulting receptor binding internalized ligand-nucleic acid binding domain
The encoding DNA can be inserted into a plasmid, as described above, and
It can be expressed in a host and produce a mono-species preparation. FGF-2 and protamine fusion
Proteins are particularly suitable for use in the present invention.
Modified receptor binding internalized ligand / nucleic acid binding domain
Multiple copies of the chimera of
Can be inserted into the mid. When expressed, the resulting protein is multimeric. Typical
Contains two to six copies of the chimera, preferably one in a head-to-tail fashion
Inserted into the plasmid.
By way of example only, the DNA encoding human bFGF-SAP having SEQ ID NO: 52 may be duplicated.
Mutagenesis as described in the Examples using Splicing by Extension (SOE)
I let it. Another preferred coding region is set forth in SEQ ID NO: 53. In both examples
In a preferred embodiment, the cysteines at positions 78 and 96 are replaced with serine.
And thereby modify the DNA. Cod encoding cysteine residues at positions 78 and 96 of FGF
Was converted to serine codon by SOE. Each application of the SOE method is
Containing a modified codon at the position where mutation is desired and having a complementary end.
A hybrid product is produced using the two amplified oligonucleotide products.
Let By a second amplification reaction using two primers that anneal to non-overlapping ends
Amplify the hybrid to produce DNA with the desired modification.3. Details of receptor-binding internalized ligand / nucleic acid binding domain conjugate Binding to vesicle killing factor-encoding substances
A receptor binding internalized ligand / nucleic acid binding domain is delivered
The nucleic acid to the substance together with the cell killing factor-encoding substance, preferably a linear DNA molecule to be
Incubate under conditions that allow binding of the binding domain. Conditions are nucleic acid binding
It varies somewhat depending on the nature of the fusion domain, but is typically 0.1 M NaCl and 20 mM
Occurs in M HEPES, or other similar buffers. Alternatively, change the salt conditions
Can increase the packing or condensation of DNA. The degree of binding is preferably
Test on the preparation. After conjugation, additional nuclei such as poly-L-lysine
An acid binding domain may be added to further condense the nucleic acid.
By way of example only, a test construct was made and tested. One construct is bF
It is a chemical conjugate of GF and poly-L-lysine. The bFGF molecule has a Cy at position 96
A variant in which the s residue has been changed to serine; therefore, only Cys at position 78 binds
Available to This bFGF is called FGF2-3. Induce this poly-L-lysine with SPDP
Conducted and coupled to FGF2-3. This FGF2-3 / poly-L-lysine
The conjugate is used to deliver a plasmid capable of expressing the β-galactosidase gene.
Was.
Conveniently, the ability of the construct to bind to the nucleic acid molecule is agarose gel electrophoresis.
It can be assessed by electrophoresis. Briefly, plasmids such as pSVβ are restricted
Digestion yields various fragment sizes. Terminals for ease of detection
Can be filled in with DNA polymerase I or converted to alkaline phosphatase.
Therefore, after dephosphorylation, the 5'-end is phosphorylated with polynucleotide kinase.
This fragment by either32Can be labeled with P. Then plus
Mido Fragment for Receptor Binding Internalized Ligand / Nucleic Acid Binding Domain
20 mM HEPES (pH 7.3), 0
Incubate in a buffered saline solution such as 1M NaCl. The reaction mixture
Electrophoresed on agarose gel with similarly digested but unreacted fragments
Move. If the radiolabel is incorporated, the gel is dried and autoradiated.
It can be subjected to ography. If no radiolabel is present, run this gel on ethidium.
Stain with bromide and excite the DNA with appropriate red filters after UV excitation.
Can be visualized through Fragment mobility is delayed compared to controls
If binding has occurred. In the case of the examples, FGF2-3 / poly-L-lysine conjugate
The fragment mobility was delayed after ligation. If the join is not enough,
Further poly-L-lysine may be added until observed.
The conjugate binds to the cell surface receptor and is internalized in the cell
Further testing of the conjugate is performed to show that Conjugate receptor
It is not necessary that the binding internalized ligand moiety retain full biological activity.
No. For example, FGF is mitogenic for certain cell types. As mentioned above,
This activity may not always be desirable. If this activity is present, growth
Do the essay. Similarly, appropriate assays can be performed for each desired activity.
You. However, in the application of the present invention, the only criteria that need to be met is the receptor
-Binding and internalization.
Receptor binding and internalization were performed in three assays:
Thus it can be measured. (1) Competition of the complex with cells expressing the appropriate receptor
Inhibition assays indicate receptor binding. (2) Receptor binding and internal
Ligation is performed using a plasmid encoding the reporter gene and the receptor.
Form a conjugate of a binding internalized ligand and a nucleic acid binding domain in a complex
Expression of a reporter gene such as β-gal (eg,
(For example, enzyme activity). This assay is
It is particularly useful for optimizing conditions that give rise to large transformations. Therefore, nucleic acid
Optimal ratio of receptor binding internalized ligand / nucleic acid binding domain
And the amount of DNA per cell can be assayed for and compared to the enzyme activity of β-gal.
And can be easily determined by As such, these first two assays are
Useful for preparative analysis and does not show receptor binding or β-gal activity
The fact is that further analysis can be used to internalize candidate receptor binding
Does not exclude ligand / nucleic acid binding domain conjugates or fusion proteins. (3)
A preferred assay is a receptor binding internalized ligand / nucleic acid binding
Performed on cells transformed with a cell killing factor-encoding substance bound by the main
This is a cytotoxicity assay. Generally, any cell-killing molecule can be used
However, ribosome-inactivating proteins are preferred, and saporin or another type I
Bosome-inactivated proteins are particularly preferred. A statistically significant decrease in cell number
Scepter binding internalizing ligand / nucleic acid binding domain conjugate or fusion
Shows the ability of coalescence to deliver nucleic acid into cells.4. Binding of ligands to nucleic acids and binding to nucleic acid binding domains
Alternatively, the receptor internalizing binding ligand can be directly or
The nucleic acid can be attached either via an linker. 5 'end, 3' end and its
Elsewhere, the nucleic acid is ligated to the amino and carboxyl termini
And methods for coupling to other sites are known to those of skill in the art (for a review, see
For example, Goodchild (1993) Perspectives in Bioconjugate Chemistry, Mears
, American Chemical Society, Washington, D.C., pp. 77-99). An example
For example, ultraviolet irradiation (Sperling et al. (1978) Nucleic Acids Res. 5: 2755-2773; Fiser
(1975) FEBS Lett. 52: 281-283), bifunctional chemicals (Baumert et al. (1978) Eur
. J. Biochem. 89: 353-359; and Oste et al. (1979) Mol. Gen. Genet. 168: 81-86)
And photochemical crosslinking (Vanin et al. (1981) FEBS Lett. 124: 89-92; Rinke et al. (1980) J.
. Mol. Biol. 137: 301-314; Millon et al. (1980) Eur. J. Biochem. 110: 485-454)
Is used to link the protein to the nucleic acid.
In particular, the reagents (N-acetyl-N '-(p-glyoxylylbenzoyl) cystamine and
Using 2-iminothiolane, DNA is converted into protein, through mixed disulfide formation.
For example, α-macroglobulin (αTwoM) (Cheng et al., N
ucleic Acids Res. 11: 659-669, 1983). N-acetyl-N '-(p-gly
Oxylylbenzolyl) cystamine is specific for unpaired guaninine residues
And upon reduction yields free sulfhydryl groups. 2-iminochi
Oran reacts with proteins to produce sulfhydryl groups, which in turn
It is bound to the derivatized DNA by a disulfide exchange reaction. The targeting nucleic acid is a conjugate
Any linkage can be used as long as it is active in the internalization of
You. Thus, it is expected that a break in the linkage may be necessary. But the promoter
DNA encoding a ribozyme linked to a nucleic acid or a therapeutic agent for delivery to a nucleic acid.
For some reagents, such as DNA to be loaded, such cleavage may not be necessary
it is conceivable that.
Preferred thiol linkages use heterobifunctional reagents.
And can be easily formed. The amine also converts the nucleic acid 1- in imidazole buffer at pH 6.
Ethyl-3 '[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide (EDC) or N-ethyl-N
Water-soluble carbs such as' (3-dimethylaminopropylcarbodiimide hydrochloride (EDCI)
By reacting with a bodimide to form 5 'phosphorimidazolide,
In an aqueous solution, the terminal 5 ′ phosphorus of the unprotected oligonucleotide or nucleic acid
Attached to acids. 5 'phosphorimidazolide is converted to FGF and ethylenediamine
Contact with amine-containing molecules such as
(See, for example, Chu et al., Nucleic Acids Res. 11: 6513-6529, 1983; and WO 88/05077.
checking). In particular, the solution of DNA is saturated with EDC at pH 6 and brought to 4 ° C.
And incubate overnight with stirring. The resulting solution is then, for example,
Buffered to pH 8.5 by the addition of 3 volutes of 100 mM citrate buffer.
And add about 5 μg to about 20 μg of FGF and stir the resulting mixture at 4 ° C. for about 48 hours.
You. The unreacted protein is, for example, 0.1 M ammonium carbonate at pH 7.0 as elution buffer.
Column chromatography using Sephadex G75 (Pharmacia) using chromium solution
Can be removed from the mixture. The isolated conjugate is lyophilized and used.
Can be stored until
U.S. Pat. No. 5,237,016 discloses a 5'-terminal bromoacetylated nucleotide.
And reacting the resulting oligonucleotide with a thiol group.
Provide a way. Oligos derivatized with their 5 'terminal bromoacetyl groups
The nucleotide is a 5'-amino acid, as described in U.S. Patent No. 5,237,016.
Hexyl-phosphoramidate oligonucleotides are converted to bromoacetic acid-N-hydroxys
It can be prepared by reacting with succinimide ester. This patent also
Thiol-derivatized nucleotides (which are then thiol derivatized on selected growth factors)
Which can be reacted with a thiol group) is described. In short, Thio
Derivatized nucleotides use 5'-phosphorylated nucleotides in two steps
(1) In one reaction step, the phosphoric acid group in the presence of diimide
Reaction with imidazole and replacement of the imidazole leaving group with cystamine;
Reduction of the disulfide bond of the cystamine linker with dithiothreitol.
Orgel et al. (1986) Nucl. Acids. Res. See also 14: 651
thing). The 5'-phosphorylated starting oligonucleotide is prepared by methods known to those skilled in the art.
(Eg, Maniatis et al. (1982) Molecular Cloning: A Laboratory Man
ual, Cold Spring Harbor Laboratory, New York, p. 122).
Nucleic acids such as methylphosphonate oligonucleotides (MP oligomers)
It can be derivatized by reaction with DP or SMPB. The obtained MP oligomer is
Purified by HPLC as described above, then FGF (eg, FGF or FGF
And modified by substitution of one or more cysteine residues.
Dissolve MP oligomer (about 0.1 μM) in 40-50 μl of 1: 1 acetonitrile / water
This is supplemented with phosphate buffer (pH 7.5, final concentration 0.1 M) and about 1 ml of phosphate buffered
Food
Add 1 mg MP oligomer in saline. The reaction is allowed to proceed at room temperature for about 5-10 hours,
Then, quench with about 15 μL of 0.1 iodoacetamide. FGF-oligonucleoside
The tide conjugate was purified on a heparin sepharose Hi Trap column (1 ml, Pharmacia).
And can be eluted with a linear or step gradient. This conjugate is 0.6M
It should elute in NaCl.
The ligand binds to a nucleic acid construct encoding a cell killing or cytotoxic factor.
Oligonucleotides that can be combined or complementary to one strand of the construct
It can be bound to a mixture of otides. The oligonucleotide is then transferred to the double-stranded construct.
Is added or increased to the single-stranded construct produced by melting
To isolate as a single strand. As a general guideline, oligonucleotides are
When a double-stranded construct is used as a starting material, it hybridizes at a higher temperature than the construct alone.
Should soy. Fill in the gap with DNA polymerase I
One strand bound to the ligand and one unbound strand
This results in a construct having Construction with different strands linked to a ligand
In addition to producing a mixture of the
May be used. Any remaining single-stranded plasmid
Can be digested with a single-strand-specific endonuclease. Then the ligand-binding
Mixing the construct with a nucleic acid binding domain, such as protamine or polylysine,
This results in condensation of the construct for delivery. The optimal ratio of ligand to DNA is determined by the reporter
-By receptor-mediated transfection of a construct containing the gene
Can be determined empirically.
J.Formulation and administration of pharmaceutical compositions
The conjugates and complexes provided herein can be used for various diseases, syndromes, and
Useful for treating and preventing hyperproliferative disorders. As used herein, "treatment"
Ameliorates or otherwise favorably changes the symptoms of the condition, disorder, or disease
Means any style. The treatment may also include any of the drugs of the compositions herein.
It also includes scientific use. Administration of certain pharmaceutical compositions as used herein
"Improvement" of the symptoms of a particular disability by a person, whether permanent or temporary
so
Administration of this composition, whether continuous or transient
Any mitigation that can be attributed to or associated therewith. For example, these
Laser surgery, glaucoma surgery, and pterygium using conjugates and complexes
Ocular complications after removal of the piece may be treated. After these procedures, the problem of recurrence is
Or as a result of the proliferation of cells in the eye. This conjugate and
The complex inhibits the growth of these cells. The conjugates and complexes are generally
Pathophysiology by specifically targeting cells with corresponding receptors
Treat biological conditions, particularly FGF-, VEGF-, or HBEGF-mediated pathophysiological conditions
Can be used for
As used herein, “FGF-mediated pathophysiological condition” refers to FGF-division
Characterized by or growth of cells susceptible to a stimulating stimulus
A harmful condition caused by this. Basic FGF-mediated pathophysiological conditions
Have melanoma, other tumors, rheumatoid arthritis, restenosis, Dupuytren's contracture
And certain complications of diabetes such as proliferative retinopathy
Not.
As used herein, "HBEGF-mediated pathophysiological condition" refers to HBEGF
Characterized by or due to the proliferation of cells sensitive to mitogenic stimuli
A harmful condition caused by HBEGF-mediated pathophysiological conditions are
Pathophysiological proliferation of smooth muscle cells such as stenosis, solid tumors including breast and bladder cancer
Specific tumors such as, tumors associated with the pathophysiological expression of the EGF receptor, psoriasis
Skin disorders such as, and over, such as pterygium recurrence and secondary lens turbidity
Includes conditions involving ocular disorders associated with skin cells.
Similarly, tumors and tumors that express cytokine or growth factor receptors
And hyperproliferative cells can be eliminated. Such diseases include restenosis, Dupuytren
Contracture, diabetic retinopathy, rheumatoid arthritis, Kaposi's sarcoma, lymphoma, leukemia, kidney
Tumors such as hepatocellular carcinoma, colon carcinoma, breast cancer, bladder cancer, diseases behind the eyes (eg
Underlying blood (such as proliferative vitreoretinopathy, macular degeneration and diabetic retinopathy)
Includes diseases associated with duct growth. Especially in the back of the eye, cell killing factors or cells
The use of a VEGF-receptor promoter to control the expression of the damaging factor is preferred.
This conjugate can be used to treat corneal laser radiation during eye surgery, especially LRK.
It may prevent corneal haze or turbidity resulting from exposure. Haze and cloudiness
Is due to the proliferation of fibroblasts and keratocytes in the subepithelial region after corneal photoablation.
It seems to come.
The conjugate can be used to treat "hyperproliferative skin disorders". As used herein
As it is, it increases the number of skin endothelial cells coupled with the underlying vascular growth.
A disorder manifested by multiplication, resulting in scaly or horny or thickened
It results in localized patches of skin or tumors of endothelial origin. Such obstacles are
Dermatitis and atopic dermatitis, toxic eczema, allergic eczema, psoriasis, skin cancer,
And other tumors such as Kaposi's sarcoma, hemangiosarcoma, hemangiomas, and highly vascularized
Tumors, and vasoproliferative responses such as varicose veins.
Similarly, the conjugate can be used to reduce restenosis (which occurs after angioplasty in which the artery has reoccluded).
Process and resulting condition) can be treated or prevented. Balloon mosquito
After treatment of the artery with Tethel or other such device, configure the lining of the blood vessel
Exposure of the inner wall of the vessel occurs, including the removal of the endothelial cells that become involved. This removal and simultaneous
Smooth muscle cells (SMCs) that form the vasculature proliferate as a result of vascular injury
And fill the interior of the blood vessel. This process and the resulting condition is restenosis
.
Pharmaceutical carriers suitable for administering the conjugates and conjugates provided herein
Alternatively, the vehicle may be any such known in the art that is suitable for the particular mode of administration.
Including a good carrier. Further, the conjugates and conjugates are the only pharmaceutically active agents in the composition
It may be formulated as an active ingredient or may be combined with other active ingredients.
The conjugates and complexes can be in any suitable form, in liquid, semi-liquid, or solid form.
Depending on the route, for example, oral, parenteral (including intravenous, intradermal, subcutaneous, or topical
)) And are formulated in a manner suitable for each route of administration. Preferred administration
The manner depends on the indication being treated. Dermatological and ophthalmic indications are typically
Treated locally, whereas tumors and restenosis are typically systemic, intradermal, or otherwise.
Or by the intramuscular mode of administration.
The conjugates and complexes herein are topical, local, venous
It can be formulated into pharmaceutical compositions suitable for internal and systemic application. In this specification
Ophthalmic use for topical administration by topical administration or injection
(Local) administration is preferred. Time release formulations are also desirable. One or more of the effective concentrations
The conjugates and conjugates are mixed with a suitable pharmaceutical carrier or vehicle. Honcho
As used herein, an "effective amount" of a compound for treating a particular disease is defined as
An amount sufficient to ameliorate or somewhat reduce the symptoms associated with the disease.
Such an amount may be administered as a single dose or may be administered according to a regimen.
May be given, thereby being effective. This amount can cure the disease, but typically
Is administered to ameliorate the symptoms of the disease. To achieve the desired improvement in symptoms
For example, multiple doses may be required.
As used herein, an "ophthalmically effective amount" refers to the composition to which it is administered.
Depending on the technique used and the technique used to administer the cornea after excimer laser surgery.
Prevents or reduces blemishes, prevents travel lecttomy closure, and recurs pterygium
And related ocular tissue sufficient to prevent or substantially delay other conditions
Is the amount that provides the amount of the therapeutic agent for
Effective conjugate and complex concentrations or amounts will improve symptoms upon administration.
Or requires delivery of an amount to treat the disease. Typically, the composition is a single
Formulated for dosage administration. Therapeutically effective concentrations and amounts are described herein.
Conjugates and complexes in known in vitro and in vivo systems such as
It can be determined empirically by testing coalescence; then human or other
Product dosages can be extrapolated from them.
The conjugate is therapeutically active in the absence of undesired side effects on the patient being treated.
Contained in a pharmaceutically acceptable carrier in an amount sufficient to produce a useful effect on
You. The conjugate can be combined with a pharmaceutically acceptable salt, ester, or other derivative of the conjugate.
Can be delivered. For these, known methods for such derivatization are used.
Can be readily prepared by those skilled in the art and have no substantial toxic effects on animals or humans.
Any salt, ester, or derivative that results in a compound that can be administered to
. The number and extent of side effects will depend on the condition to which the conjugate and conjugate are administered.
Is understood. For example, certain toxicities and unwanted side effects are life threatening
Tolerated when treating disease (eg, tumors) and to treat disorders with smaller consequences.
Place
If not, it is not acceptable. The concentration of the conjugate in the composition will determine its absorption, inactivation,
And elimination rate, dosing regimen, and amount administered, as well as other factors known to those of skill in the art.
It depends on the factor.
Preferably, the conjugate and the conjugate are substantially pure. As used herein
As such, "substantially pure" refers to those skilled in the art for assessing such purity.
Thin-layer chromatography (TLC), gel electrophoresis, high-performance liquid chromatography
When measured by standard methods of analysis such as chromatography (HPLC),
Homogeneous or even sufficiently to appear to be free of readily detectable impurities
Purification depends on the physical and chemical properties of the substance (eg, enzymatic and biological activities).
Gender) is sufficiently pure so as not to detectably alter it. Real
Methods for purifying compounds to produce chemically pure compounds are known to those skilled in the art.
is there. However, a substantially chemically pure compound is a mixture of stereoisomers
Is also good. In such cases, further purification may increase the specific activity of the compound.
Typically, a therapeutically effective dose will range from about 0.1 ng / ml to about 50-100 μg / ml of the active ingredient.
Should result in a serum concentration of 1 minute. Pharmaceutical compositions will typically be selected
From about 0.01 mg to about 100-2000 mg binding per kg body weight per day, depending on the coalescence
A body dose should be provided. For example, in the treatment of restenosis, (FGF-SAP chemical
Conjugates or equivalents provided herein on a molar basis
Daily dose between about 0.05-0.5 mg / kg should be sufficient)
is there. Topical application for ocular and dermatological disorders is approximately
From 1 ng to 100 μg, preferably from about 1 ng to about 10 μg, should be provided. Administered
The amount chosen will depend on the conjugate selected, the indication being treated, and possibly the
It is understood that it is a function of the action.
Known in vitro and in vivo systems, such as the systems described herein (eg,
For example, in a mouse, rat, rabbit, or baboon model)
By testing the conjugate, a therapeutically effective concentration and amount can be determined herein.
Can be empirically determined for each application of; the dosage for humans or other animals is then
They can be extrapolated from them. Conjugates and conjugates as described herein
Stimulates the proliferation of keratinocytes or fibroblasts stimulated by serum explanted from the eye
Prevention
Evidence of arrest or inhibition and the role of such tissue growth in rabbits.
Proof of intentional inhibition should prove human efficacy. Rabbit eye model is topical
And is an accepted model for studying the effects of locally applied drugs (
For example, U.S. Pat.Nos. 5,288,735, 5,263,992, 5,262,178, 5,256,408
Nos. 5,252,319, 5,238,925, 5,165,952; and also, Mirat
e et al., Curr. Eye Res. 1: 491-493, 1981).
The active ingredient can be administered at once, or it can be administered at intervals
Can be divided into small doses. The exact dose and duration of treatment will be treated
Is a function of the disease and uses known test protocols or
Or extrapolated from in vivo test data can be determined empirically
Understood. Concentration and dosage values will also vary with the severity of the condition to be alleviated.
It should be noted that Specific dosing levels for any particular subject
Zimen will respond to the needs of the individual and the professional judgment of the person administering or supervising the administration of the composition.
Should be adjusted over time according to the protocol, and the concentrations described herein
The scope is merely illustrative and is intended to limit the scope or practice of the claimed compositions.
It is further to be understood that doing so is not intended.
The conjugates and complexes are applied to the eye in the form of gels, creams, and lotions.
Local or for topical application to the skin and mucous membranes
For topical application, as well as for application to the eye, or in a tank
May be formulated for intraspinal application. Such solutions, especially intended for ophthalmic use
Is formulated as a 0.01% -10% isotonic solution (pH about 5-7) containing the appropriate salt
Can be done. The ophthalmic composition may also include additional components such as hyaluronic acid
. Conjugates and conjugates can be formulated as aerosols for topical application (eg,
See, for example, U.S. Pat.Nos. 4,044,126, 4,414,209, and 4,364,923.
thing).
Solutions and suspensions used for parenteral, intradermal, subcutaneous or topical application
May comprise any of the following components: water for injection, saline solution, fixed oils,
Polyethylene glycol, glycerin, propylene glycol, or other synthetic
Sterile diluents such as solvents; anti-bacterial agents such as benzyl alcohol and methyl paraben
Fungus
Agents; antioxidants such as ascorbic acid and sodium bisulfite; ethylene dia
Chelating agents such as mintetraacetic acid (EDTA); for acetic acid, citric acid, and phosphoric acid
Buffers such as sodium chloride or dextrose
Drugs for conditioning. Parenteral preparations can be stored in ampoules, disposable syringes, or glass.
Sealed in multi-dose vials made of plastic, plastic, or other suitable material
Can be entered.
For intravenous administration, suitable carriers are saline or phosphate buffered saline.
Saline (PBS) and glucose, polyethylene glycol and polyp
Contains thickeners and solubilizers such as propylene glycol and mixtures thereof
Solution. Liposomal suspensions can also be used as pharmaceutically acceptable carriers.
May be appropriate. These can be prepared according to methods known to those skilled in the art.
If the conjugate is mixed or added with the vehicle, the resulting mixture will
, Solutions, suspensions, emulsions and the like. The form of the resulting mixture is
The intended mode and solubility of the conjugate in the selected carrier or vehicle.
It depends on a number of factors, including: The effective concentration will be the disease, disorder, or condition to be treated.
Mouse xenograft model is sufficient to improve the symptoms of
In vitro and / or in vivo, such as data from
It can be determined empirically based on the in vivo data. If necessary, combine and combine
Pharmaceutically acceptable salts or other derivatives of the coalescence can be prepared.
The active substance may also be used with other active substances which do not impair the desired action or under the trademark HEAL
Hyaluronic acid (high molecular weight of sodium hyaluronate (about 30
0,000 MW) fraction solution; manufactured by Pharmacia, Inc .; see, for example, US Patent No. 5,292.
No. 5,362, No. 5,282,851, No. 5,273,056, No. 5,229,127, No. 4,517,295, and
And 4,328,803), VISCOAT (1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluorode).
Fluorine-containing (meth) acrylates, such as silmethacrylate; see, for example, US patents
See 5,278,126, 5,273,751, and 5,214,080; Alcon Sur
gical, Inc.), ORCOLON (see, eg, US Pat. No. 5,273,056)
; Commercially available from Optical Radiation Corporation), methylcellulose, hyaluronic acid
Methyl, polyacrylamide, and polymethacrylamide (for example, US
Supplementing the desired effect, including viscoelastic substances such as U.S. Pat. No. 5,273,751)
Can be mixed with quality. This viscoelastic material generally comprises about 0.5-5.0% by weight of the conjugate material.
, Preferably in an amount ranging from 1 to 3% by weight and covering the treated tissue.
And work to protect. The composition may also contain methylene blue or other
Dyes such as active dyes may also be included whereby the composition is injected into the eye or
Alternatively, it may be observed when contacting a surgical site during surgery.
The conjugates and complexes are applied to the eye in the form of gels, creams, and lotions.
Local or topical, such as topical application to the skin and mucous membranes
It can be formulated for topical applications and for ophthalmic applications. like this
Solutions, especially those intended for ophthalmic use, are 0.01% to 10% isotonic solutions containing appropriate salts.
It can be formulated as a liquid (pH about 5-7). Suitable ophthalmic solutions are known (eg,
U.S. Pat.
116,868). Such a solution having a pH adjusted to about 7.4 is an example
For example, 90-100 mM sodium chloride, 4-6 mM dibasic potassium phosphate, 4-6 mM
Dibasic sodium phosphate, 8-12 mM sodium citrate, 0.5-1.5 mM mug chloride
Nesium, 1.5-2.5 mM calcium chloride, 15-25 mM sodium acetate, 10-20 mM D.L
Contains sodium .-β-hydroxybutyrate, and 5-5.5 mM glucose.
Conjugates and conjugates can be incorporated into a body, such as a time controlled release formulation or coating.
It can be prepared with carriers that protect them against rapid elimination from the body.
Such carriers include implants and microencapsulated delivery systems (including
Controlled release formulations such as, but not limited to, ethylene vinyl acetic acid,
Hydride, polyglycolic acid, polyorthoester, polyacetic acid, and others
And biodegradable, biocompatible polymers. For example, this composition
Commercially available surgical sponges that are immersed in an object and release this composition upon contact with the eye
(See, e.g., U.S. Patent Nos. 3,956,044 and 4,045,238; Weck, A
lcon, and available from Mentor) using a sponge.
It can be applied during surgery. These are after surgery where only a single dose is possible
It is particularly useful for or during the eye application for ophthalmic indications. This composition
Also, pellets that can be implanted into the eye during surgery (eg, Elvax pellets)
(Ethylene-vinyl acetate copolymer resin); 1 to 5 μg of conjugate per 1 mg resin
) May also apply amongst others.
An ophthalmically effective concentration or amount of one or more conjugates and conjugates will be
Mixed with rear or vehicle. Concentrations of conjugates and complexes that are effective
The dose should not exceed the corneal haze, trabeculectomy closure, or pterygium at the time of administration.
Requires delivery of an amount to prevent or substantially reduce the onset.
The conjugates and conjugates herein are formulated in an ophthalmically acceptable composition.
And applied to the affected area of the eye during or immediately after surgery. Especially,
This composition is applied to the cornea after excimer laser surgery;
After Tommy, the composition is applied to a fistula;
After removal, the composition is applied to the cornea. The composition also treats pterygium.
Can be used for Conjugates and complexes are applied during and immediately after surgery,
And if possible, it can be applied after surgery until healing is complete. This composition is
It is applied as an eye drop for topical and subconjunctival application or
Injected into the eye for use. The composition may also include a cellulose sponge or other
Absorbed and affected by a biocompatible support such as a polymer delivery device
An area can be contacted.
As used herein, ophthalmic indications typically absorb solutions of the conjugates and complexes.
Of Eye Drops to Affected Tissues by Contacting with Incompatible Biocompatible Sponge
, Or by injection of the composition. In this specification
For indications, apply this composition during or immediately after surgery to
Prevents lecttomy occlusion and prevents keratinocyte cell injury after excimer laser surgery
Prevents the growth of rat cytoplasm or the recurrence of pterygium. This composition is
It is injected into the affected tissue after surgery and healing is complete after surgery
Until it is applied with eye drops. For example, to administer the formulation to the eye,
The composition can be slowly injected into the bulbar conjunctiva of the eye.
Conjugates and conjugates having photodegradable linkers are among the methods described herein.
Preferred for use in Upon administration of such a composition to an affected area of the eye,
The eye is exposed to light of a wavelength that cuts the linker (typically visible or UV).
Thereby releasing the cytotoxic factor.
If oral administration is desired, the conjugate will protect it from the acidic environment of the stomach.
Should be administered in an object. For example, the composition maintains its entirety in the stomach
And may be formulated in an enteric coating that releases the active compound in the intestine
. The composition can also be formulated in combination with an antacid or other such ingredient.
.
Oral compositions generally include an inert diluent or an edible carrier, and
It can be compressed into tablets or enclosed in gelatin capsules. Oral treatment
For the purpose of administration, the active compound (s) are combined with excipients,
And may be used in the form of tablets, capsules or lozenges. Pharmaceutical compatibility
A binding agent and an adjuvant substance may be included as part of the composition.
Tablets, pills, capsules, troches and the like may contain any of the following ingredients, or a similar composition:
Quality compounds: microcrystalline cellulose, tragacanth gum
, And binders such as gelatin; excipients such as starch and lactose;
Disintegrants such as, but not limited to, acid and corn starch;
Lubricant, such as, but not limited to, magnesium phosphate;
Glidants such as, but not limited to, silicon dioxide
A sweetening agent such as loin or saccharin; and peppermint, methyl salicylate
And flavorings such as fruit flavors.
When the dosage unit form is a capsule, it may contain, in addition to materials of the above type, a fat and oil.
It may contain a liquid carrier such as a fatty oil. In addition, dosage unit forms are
A variety of other substances that modify the physical form, such as sugars and other enteric-soluble substances
May be included. Conjugates and conjugates can also be used as elixirs, suspensions,
It can be administered as a component such as a poultice, cachet, chewing gum and the like. Syrup
Sucrose as a sweetener and certain preservatives, pigments in addition to the active compound
And coloring and flavoring agents.
The active substance may also be another active substance that does not impair the desired action, or a treatment
For example, cisplatin for supplementing the desired effect.
Finally, the compound is a packaging material,
One or more conjugates and conjugates or compositions provided herein, and conjugates
It can be packaged as a product containing a label indicating the indication for which the body is to be served.
To deliver nucleic acids to cells, retroviral vectors, electroporation
, CaPOFourMany methods have been developed, including precipitation, and microinjection.
However, each of these methods has other disadvantages. Transfer of nucleic acids to cells
Cloinjection is very time consuming. Because each cell is manipulated individually
Because you have to make it. Retroviral vectors are limited in length
It can only retain nucleic acids and has an oncogene depending on the insertion site in the target chromosome.
May be activated. Electroporation and CaPOFour-Mediated transfection
The conditions for the application are harsh and cause the death of many cells.
By comparison, the receptor-mediated gene delivery described herein is "more active"
Cells that have receptors or overexpress specific cell surface receptors
This is a more desirable method of selectively targeting a toxic gene to a cell. Les
Scepters can be more active. Because the receptor is an end to the cell surface
Has a high internalization or turnover rate through thesome
It is. The advantage of this method over other gene delivery is the increased specificity of the delivery
Including the absence of nucleic acid length limitations, reduced toxicity, and reduced immunogenicity of the conjugate.
No. These properties allow repeated administration of the substance with minimal damage to the cells, and
These properties can increase the level of expression of the toxic protein. In addition, primary culture
Nutrition can also be treated using this method.
The following examples are given for illustrative purposes only and do not limit the scope of the invention.
It is not intended to be specified.
Example
Example 1
Isolation of DNA encoding saporin
A.Materials and methods
1.Bacterial strain
E. coli JA221 strain (lpp- hdsM + trpE5 leuB6 lacY recA1 F '[lacIq lac+ pro
+
]) Is the American Type Culture Collection (ATCC; Rockville, MD 2085)
It is publicly available from 2) as accession number ATCC 33875. (JA221 is also Northern
Regional Research Center (NRRL; Agricultural Res.
earch Serivce); obtained from Peoria, IL 61604) under accession number NRRL B-15211.
Can be Inouye U.S. Pat. No. 4,757,013; and Nakamura et al., Cell 18: 1109-1.
117, 1979). The INV1α strain is commercially available from Invitrogen (San Diego, CA).
Have been.
2.DNA operation
The restriction enzymes and modification enzymes used herein are commercially available in the United States. Natural
Type saporin and rabbit polyclonal antisera to saporin are already available from Lappi
Et al., Biochem. Biophys. Res. Comm. 129: 934-942 as described
Obtained. Ricin A chain is commercially available from Sigma (Milwaukee, WI). Antisera, Aff
It was conjugated to i-gel 10 (Bio-Rad; Emeryville, CA) according to the manufacturer's instructions.
Sequencing is performed using the United States Biochemical Corporation's Sequenase kit (Virs
ion 2.0) according to the manufacturer's instructions. Plasmid
Micro and large scale preparation, competent cell preparation, transformation, M13 manipulation
, Bacterial cultures, western blotting, and ELISA assays
ook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual; Cold Harbor Laboratory Pr
ess, Cold Spring Harbor, NY, 1989). Purification of DNA fragments
This was performed using the Geneclean II kit (Bio 101) according to the manufacturer's instructions. SDS gel
Electrophoresis was performed on Phastsystem (Pharmacia).
Western blotting is performed using PhastTransfe as described by the manufacturer.
Transfer of electrophoresed proteins to nitrocellulose using the r system
Achieved by Antiserum against SAP was used at a dilution of 1: 1000. Horseradish
Peroxidase-labeled anti-IgG was used as a secondary antibody (Davis et al., Basic Method
s In Molecular Biology, New York, Elsevier Science Publishing Co., 1-338
1986).
B.Isolation of DNA encoding saporin
1.Genomic DNA isolation and polymerase chain reaction (PCR) primer preparation
Genomic DNA of leaves of Saponaria officinalis was obtained from Bianchi et al., Plant Mol. Biol. 11
: 203-214,1988. Primers for genomic DNA amplification
Synthesized with a 380B automatic DNA synthesizer. Primer corresponding to the "sense" strand of saporin
5′-CTGCAGAATTCGCATGGATCCTGCTTCAAT-3 ′ (SEQ ID NO: 54) is a natural saporin N-
Immediately upstream of the DNA codon corresponding to amino acid -15 of the terminal leader sequence, an EcoRI restriction
Includes restriction site adapter. Primer 5'-CTGCAGAATTCGCCTCGTTTGACTACTTTG-3 '(
SEQ ID NO: 55) corresponds to the "antisense" strand of saporin and of the mature peptide
Saporin starting from last 5 nucleotides of DNA encoding carboxyl terminus
Complementary to the coding sequence of Use this primer to encode mature saporin
A translation stop codon and an EcoRI restriction site were introduced behind the sequence.
2.Amplification of saporin-encoding DNA
Genomic DNA (1 μl) of unfractionated Saponaria officinalis leaves was added to 10 mM Tris-HCl
(PH 8.3), 50 mM KCl, 0.01% gelatin, 2 mM MgClTwo, 0.2 mM dNTP, 0.8 μg
Mix in a final volume of 100 μl containing lymer. Then, 2.5 U of Taq DNA poly
Add merase (Perkin Elmer Cetus) and add 30 μl mineral to the mixture
Oil (Sigma) was overlaid. Incubation is performed by DNA Thermal Cycler (Erico
mp). One cycle consists of the denaturation step (94 ° C for 1 minute), annealing
(60 ° C. for 2 minutes) and an extension step (72 ° C. for 3 minutes). After 30 cycles,
Run a 10 μl aliquot of the reaction on a 1.5% agarose gel to
confirmed.
The amplified DNA was digested with EcoRI and EcoRI restricted M13mp18 (New England Biolabs, B
everly, MA; Yanisch-Perron et al. (1985) "Improved M13 phage cloning vector.
And host strains: nucleotide sequences on M13mp18 and pUC19 vectors "Gene 3
3: 103 (see also). One from recombinant phage
The strand DNA is distributed using oligonucleotides based on the interior of the saporin coding sequence.
Sequence determination (see Bennati et al., Eur. J. Biochem. 183: 465-470, 1989).
.
Nine M13mp18 derivatives were sequenced and compared. Nine M13mp18 derivatives
Columns were determined and compared. Of the nine clones sequenced, five were each sequenced
It had the unique sequence shown in Nos. 19-23. These clones were converted to M13mp18-G4, -G
Named 1, -G2, -G7, and -G9. Each of these clones is
Encoding all of the native sequence and the native saporin N-terminal leader peptide
Contains nucleotide DNA.
The saporin DNA sequence was also cloned into the pET11a vector. Briefly state
And the DNA encoding SAP-6 from the parental plasmid pZ1B1 by polymerase chain reaction
(PCR). Plasmid pZ1B1 has a two amino acid linker (Ala-Met
) Contains the DNA sequence of human FGF-2 linked to SAP-6. PZ1B1 also has pET-
T7 promoter, lac operator, ribosome binding site present in 11a vector
And the T7 terminator. SAP-6 sense strand for SAP-6 DNA amplification
5 'primer (5' CATATGTGTGTCACATCAATCACATTAGAT 3 ') corresponding to (SEQ ID NO:
In 105), an NdeI restriction enzyme site used for cloning was incorporated. This is
It also contains a Cys codon at position -1 relative to the start of the mature protein sequence. Re
No leader sequence was included. 3 'primer corresponding to the antisense strand of SAP-6 (5
'CAGGTTTGGATCCTTTACGTT 3') (SEQ ID NO: 106) is the Bam used for cloning.
It had an HI site. Amplified DNA was gel purified and digested with NdeI and BamHI
. Subcloned digested SAP-6 DNA fragment into NdeI / BamHI digested pZ1B1
did. By this digestion, 5 ′ of FGF-2 and SAP-6 were removed from the parent rFGF2-SAP vector (pZ1B1).
A portion (up to nucleotide position 650) is removed and this portion is replaced with the native mature SAP
-6 protein was replaced with a Cys-containing SAP-6 molecule at position -1 to the start site
Was. The resulting plasmid was named pZ50B. Restriction analysis and sequencing analysis
For this purpose, pZ50B was E. coli NovaBlue strain. Next, the expression and mass production
Clones suitable for E. coli. coli BL21 (DE3) strain.
C.Mammalian codon optimization of saporin cDNA
pSV-β, a mammalian expression plasmid encoding β-galactosidase (β-gal)
And pNASS-β were obtained from Clontech (Palo Alto, CA). Plasmid pSVβ
Expresses β-gal from the SV40 early promoter. Plasmid pNASSb is a β-gal plasmid
It is a promoter-free mammalian reporter vector containing a gene.
Reverse the amino acid sequence of the plant protein saporin (SAP) using mammalian codons
translated. Obtained mammalian optimal for synthesis by PCR using overlapping oligos
The modified cDNA was divided into four fragments (designated 5'-3'A-D). Each fragment
Corresponding clones to facilitate subcloning of all
Adding a restriction enzyme site to the end of each fragment without changing the amino acid sequence,
Then, a restriction enzyme site inside each fragment was added or deleted. In addition, feeding
Include a Kozak sequence at the 5 'end of the cDNA to optimize expression in animal cells
Was modified to Four oligos with 20 base overlap (two senses, two
Denatured) and fill in and fragment the fragment using PCR.
By amplification, fragments A, B, and D were synthesized, respectively. Next
Then, the PCR product is purified using Geneclean (Bio 101), and the site in the primer is
Digested with a restriction enzyme that recognizes and subsequenced into pBluescript (SK +) (Stratagene).
Cloned. Insert the insert sequence into Sequence Virsion 2.0 (United States Bio
chemical / Amersham). Fragment C was synthesized in two steps. So
PCR of the 5 ′ half and 3 ′ half of the fragment using two overlapping oligos
Were synthesized separately. The two reactants were then purified, mixed, and
PCR using the oligos at both ends as primers
Prepared. The full-length fragment C was subcloned into pBluescript for sequencing.
Learning. Fragments A and B are ligated in pBluescript at overlapping KspI sites.
With each other. Fragments C and D were ligated at the overlapping PvuII site with pBluescri
Linked together within pt. Then, the fragments AB and CD are combined in pBluescript.
To obtain a full-length mammalian optimized SAP cDNA by ligation at overlapping AvaI sites
Was. The β-gal sequence was converted with NotI from plasmids pNASS-β and pSV-β (Clonetech).
Was excised and replaced with a synthetic SAP gene with a NotI end.
The orientation of the insert was confirmed by restriction enzyme digestion. Large-scale plasmid preparation requires Qi
This was performed using an agen Maxi 500 column.
The oligos used for the synthesis of each SAP fragment are as follows (5'-3 '):
D.pOMPAG4 Plasmid construction
M13mp18-G4 was digested with EcoRI and the resulting fragment was described herein.
Using the method described, the vector pIN-IIIopmA2 (eg, Inouye, US Pat. No. 4,57
No. 5,013; and Duffaud et al., Meth. Enz. 153: 492-507, see 1987)
Ligation at the coRI site. This ligation is performed with DNA encoding saporin (including N-terminal extension).
Was fused to the leader peptide segment of the bacterial ompA gene
. The resulting plasmid, pOMPAG4, contains the lpp promoter (Nakamura et al., Cell 18: 110).
9-1117, 1987); coli lac promoter operator sequence (lac 0), and
E. coli ompA gene secretion signals, which contain each other and SEQ ID NO: 19
Operably linked to the saporins listed in Table 1 and the natural N-terminal leader encoding DNA
Re
ing. This plasmid is also known as E. coli. coli lac repressor gene (lac I)
No.
M13mp18-G1, -G2, -G7, and -G9 claw containing SEQ ID NOs: 20-23, respectively
Was digested with EcoRI and described earlier in the Examples of the invention for M13mp18-G4.
Ligation to EcoRI digested pIN-IIIopmA2 as described. The resulting plasmid (pOMP
AG1, pOMPAG2, pOMPAG7, pOMPA9) were described for plasmid pOMPAG4.
Screen, express, purify, and characterize as described.
INV1α competent cells are transformed with pOMPAG4 and described herein.
Using the method, to obtain large scale preparations of the isolated pOMPAG4 plasmid,
Cultures with the plasmid structure were further expanded.
E.E . Saporin expression in E. coli
pOMPAG4 transformation coli cells until the end of the logarithmic growth phase.
Were grown under conditions where expression of the quality was suppressed by the lac repressor, at which point I
Addition of PTG induced expression of saporin-encoding DNA.
pOMPAG4 transformation 125 mg / kg to produce large batch cultures of E. coli cells
LB broth containing ml ampicillin (eg, Sambrook et al., Molecular Cloning:
A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring H
arbor, NY, 1989) in which JA221 was transformed with plasmid pOMPAG4.
E. An overnight culture of E. coli cells (growing for about 16 hours) contains 125 mg / ml ampicillin.
1: 100 into a flask containing 750 ml of LB broth. Measured with a spectrophotometer
Log cells while shaking at 37 ° C until the optical density at 550 nm reaches 0.9.
Grow in phase.
The second step is to add IPTG (Sigma) to a final concentration of 0.2 mM.
And induced saporin expression. After the induced culture was grown for another 2 hours,
It was collected by heart separation (25 minutes, 6500 × g). 1.0M ice-cold cell pellet
Resuspended in Tris (pH 9.0), 2 mM EDTA (10 ml was added per gram of pellet). Again
The suspended material is kept on ice for 20-60 minutes and then centrifuged (20 minutes, 6500 × g
) And the E. coli corresponding to the supernatant. Cells corresponding to the pellet of the periplasmic fraction of E. coli
Separated from the inner fraction.
E. coli containing the C-SAP construct in pET11a. coli cells at a temperature and pH of 30 each.
C. and controlled at 6.9 were grown in a high cell density packed batch fermentation. Glycerols
Tok (1 ml) in 50 ml Luria broth 50 ml600Multiplied until reaches 0.6
I let you. 5 g / l glucose, 1.25 g / l yeast extract and
Lipton (Difco Laboratories), 7g / l KTwoHPOFour, 8g / l KHTwoPOFour, 1.66 g / l (
NHFour)TwoSOFour, 1 g / l MgSOFour・ 7HTwoO, 2ml / l trace metal solution (74g / l trinatto citrate)
Li, 27 g / l FeClThree・ 6HTwoO, 2.0 g / l CoClTwo・ 6HTwoO, 2.0 g / l NaTwoMoOFour・ 2HTwoO, 1.9
g / l CuSOFour・ 5HTwoO, 1.6 g / l MnClTwo・ 4HTwoO, 1.4 g / l ZnClTwo・ 4HTwoO, 1.0 g / l CaClTwo・ 2
HTwoO, 0.5 g / l HThreeBOThree) 2 ml / l vitamin solution (6 g / l thiamine / HCl, 3.05 g / l
Niacin, 2.7 g / l pantothenic acid, 0.7 g / l pyridoxine / HCl, 0.21 g / l
Riboflavin, 0.03 g / l biotin, 0.02 g / l folic acid), and 100 mg / l carve
7-Applikon (Foster City, CA) with 2 liters of complex batch medium consisting of nicillin
) The inoculum (10 ml) was injected into the fermentor. After growing the culture for 12 hours,
No phosphates and only 25 ml / l trace metal and vitamin solutions respectively
The continuous addition of a 40 × solution of a complex batch medium containing was started. Add this raw material
The culture of A600Until 85 is reached, at which time (about 9 hours) the culture is
Derived with isopropyl β-D-thiogalactopyranoside. 4 hours of culture after induction
In the meantime, cultures should be supplemented with 100 g / l glucose, 100 g / l yeast extract,
And a solution containing 200 g / l tryptone. Finally, centrifuge the cells (
8000 × g for 10 minutes) and frozen at −80 ° C. until further processing.
Was.
A cell pellet containing C-SAP (about 400 g wet weight) was mixed with 3 volumes of buffer B (10 mM
Sodium phosphate (pH 7.0), 5 mM EDTA, 5 mM EGTA, and 1 mM dithiotray
(Tall). This suspension is placed on a microfluidizer at 124 Mpa on ice (
microfluidizer) three times. The obtained melt is reduced to a conductivity of less than 2.7 mS / cm.
NanoPure HTwoDiluted with O. All subsequent operations were performed at room temperature.
The diluted lysate was added to buffer C (20 mM sodium phosphate (pH 7.0), 1 mM EDTA).
Bed of Streamline SP cation exchange resin (300 ml) equilibrated with
bed) with 100ml / min ascending flow. Buffer the resin until it looks good
Washed with C. Then, while continuing washing at 70 ml / min, the plunger was increased to 2 cm / min.
Slowed down. Stop the ascending flow when the plunger is about 8 cm away from the bed, and
The runner was moved to within 0.5 cm of the packed bed. Resin at a downflow of 70 ml / min
, A280Further washing was performed until に reached the baseline. Then, buffer C and
The protein containing C-SAP was eluted at the same flow rate using 0.25M NaCl.
Sartocon Mini equipped with 10000 NMolecular Massco module (Sartorius)
Using a cross-flow filtration system, the eluate was transferred to buffer D (50 mM sodium borate).
Buffer (pH 8.5), 1 mM EDTA). Next, the sample was washed with buffer D.
Loaded to equilibrated Source 15S (30 ml) column. 10 of 0-0.3M NaCl in buffer D
C-SAP was eluted at 30 ml / min using a column volume linear gradient.
F.Assay for cytotoxic activity
Cell-free cells in nuclease-treated rabbit reticulocyte lysate (Promega)
In an in vitro assay to measure protein synthesis, recombinant saporin ribosomal
Ribosome-inactivating protein activity of native SAP
Compared. A sample of immunoaffinity purified saporin is diluted with PBS and
5 μl sample on ice with 35 μl rabbit reticulocyte lysate and 0.5 μl Brom
e Mosaic Virus RNA, 1mM amino acid mixture (leucine free), 5μCi Triti
10 μl of the reaction mixture containing urea leucine and 3 μl of water was added. Assay
The tubes were incubated in a 30 ° C. water bath for 1 hour. Transfer this tube to ice.
And add 5 μl of the assay mixture in triplicate to a Millititer HA 96-well filtration plate.
75 μl 1N sodium hydroxide, 2.5% peroxide in wells of Millipore
The reaction was stopped by adding to the solution. When the red color disappears from the sample, 300 μl
Of ice-cold 25% trichloroacetic acid (TCA) is added to each well and the plate is further
For 30 minutes on ice. Perform vacuum filtration using a Millipore vacuum holder.
Was. The wells were washed three times with 300 μl of ice-cold 8% TCA. After drying, remove the filter paper to 96
Removed from well plate and counted by liquid scintillation technique.
IC of recombinant saporin and natural saporin50Was about 20 pM. Therefore, the pair
Recombinant saporin-containing protein has a complete protein synthesis compared to native saporin.
It has a growth inhibitory activity.
Example 2
Preparation of FGF mutein
A.Materials and methods
1.Reagents
BRL (Gaithersburg, MD), Stratagene (La Jolla, CA)
And New England Biolabs (Beverly, MA).
Plasmid pFC80 containing the basic FGF coding sequence was obtained from Farmitalia Carlo Erba
(Milan, Italy) Dr. Paolo Sarmientos and Dr. Antonella Isacchi
Was. Plasmid pFC80 has PCT application number WO90 / 02800 and PCT application number PCT / US93 / 05702.
And the entire contents of these PCT applications are incorporated herein by reference.
It is. The sequence of the bFGF-encoding DNA in pFC80 is the PCT application number PCT / US93 / 05702 and the sequence number
No. 52.
Plasmid isolation, competent cell generation, transformation and M13 manipulation are publicly available
Procedure (Sambrook et al., Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spri
ng Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989)
. For purification of DNA fragments, use the Geneclean II kit purchased from Bio 101 (La Jolla, CA).
Was performed using Sequencing of different constructs was performed using USB (Cleveland, OH) Sequenase
This was performed using a kit (version 2.0).
2.Sodium dodecyl sulfate (SDS) gel electrophoresis and Western blotting The
SDS gel electrophoresis was performed on a PhastSystem (Pharmacia) using a 20% gel.
. Perform Western blotting using the PhastTransfer system (Ph
armacia) to transfer the electrophoresed protein to nitrocellulose.
I did it. Antisera against SAP and basic FGF were used at a dilution of 1: 1000. Da
vis, L., Dibner et al. (1986) Basic Methods in Molecular Biology, page 1 (Elsevi
er Science Publishing Co., New York)
Le
Oxidase-labeled anti-IgG was used as the second antibody.
B.Preparation of mutant FGF by site-directed mutagenesis
The substitution of cysteine to serine was performed by Amersham (Arlington Heights, IL)
By oligonucleotide-directed mutagenesis using Toro mutagenesis system 2.1
Done. Oligonucleotides encoding new amino acids were synthesized using 380B automated DNA synthesis.
The synthesis was performed using an instrument (Applied Biosystems, Foster City, CA).
1.Mutagenesis
The oligonucleotide used for in vitro mutagenesis of cysteine 78 had the sequence
AGGAGTGTCTGCTAACC (SEQ ID NO: 56) spanning nucleotides 225-241 of No. 52
Was. The oligonucleotide for mutagenesis of cysteine 96 is the nucleotide of SEQ ID NO: 52.
TTCTAAATCGGTTACCGATGACTG (SEQ ID NO: 57) spanning 279-302
. The mutated replicative form of DNA was transformed into E. coli strain JM109 and a single plaque was picked.
And sequenced to confirm the mutation. Next, the FGF mutant gene was converted from M13.
Cut out, ligated into the expression vector pFC80 from which the non-mutated form of the gene had been removed, and
The strain was transformed into the ColiJM109 strain. Pick a single colony and transform its plasmid
Sequenced to confirm its presence. Next, a plug with the correct mutation
The Smid was transformed into the E. coli FICE2 strain and single colonies from these transformations were selected.
A basic FGF mutant was obtained. About 20mg of protein per liter of fermentation broth
I got the quality.
2.Purification of mutant FGF
Cells were grown overnight in 20 ml of LB broth containing 100 μg / ml ampicillin. next morning
Pellet the cells and transfer to 500 ml of M9 medium containing 100 μg / ml ampicillin at 7
Proliferated for a while. The cells are pelleted and a lysis solution (10 mM Tris pH 7.4, 150 mM NaC
l, lysozyme 10 μg / mL, aprotinin 10 μg / mL, leupeptin 10 μg / mL, pep
Statin A resuspended in 10 μg / mL and 1 mM PMSF; 45-60 ml per 16 g pellet)
And incubated for 1 hour at room temperature with stirring. Freeze-thaw the solution three times,
2.5
Sonicated for minutes. Centrifuge the suspension, save the supernatant, and pellet.
Resuspended in another volume of lysis solution without lysozyme, centrifuged again, and
Supernatants were pooled. Extraction volume (40 ml) with 10 mM Tris, pH 7.4 (buffer A) 50 ml
Diluted. The pool was pooled with 5 mM equilibrated with 150 mM sodium chloride in buffer A.
l Load on Hi-Trap Heparin-Sepharose column (Pharmacia, Uppsala, Sweden)
I did it. The column is washed with 0.6M sodium chloride and 1M sodium chloride in buffer A.
Washed and then eluted with 2M sodium chloride in buffer A. Its 2M elution
Pool the peak fractions of the solution (determined by the optical density at 280 nm)
Purity was determined by electrophoresis. The yield of purified protein is7810.For mutants
5mg, Cys96It was 10.9 mg for the mutant.
Biological activity of [C78S] FGF and [C96S] FGF was determined by cultured adrenal capillary endothelial cells
Was measured. Wells were placed in a 24-well plate containing 1 ml of 10% bovine serum-HDMEM.
3000 cells were cultured (plate). Attach cells and sample in triplicate at indicated concentration
Was added and incubated at 37 ° C. for 48 hours. Add an equal volume of sample and continue for 48 hours
Incubated. Aspirate medium and treat cells with trypsin (1 ml volume)
Cells were removed into 9 ml of Hematall dilution and counted on a Coulter Counter. To the result
Thus, these two mutants were determined by their ability to stimulate the proliferation of cultured endothelial cells.
As noted, it must retain substantially complete proliferative activity of natural basic FGF.
Was shown.
Example 3
Preparation of mono-derivatized nucleic acid binding domain (MyoD)
4.1 mg / ml MyoD to 0.1 M sodium phosphate, 0.1 M sodium chloride, pH 7.5
Dialyze against. A 1.1 molar excess (563 μg in 156 μl absolute ethanol) of SPDP (Pha
rmacia, Uppsala, Sweden) and the reaction mixture was immediately stirred and shaken on a shaking table (
rocker platform) for 30 minutes. The solution is then dialyzed against the same buffer
I do. Aliquots of the dialyzed solution were collected according to Pharmacia's instructions for derivatization.
Find out about the degree. The degree of derivatization is typically one mole of nucleic acid binding domain
0.79 to 0.86 moles of SPDP.
The derivatized myoD (32.3 mg) was dialyzed in 0.1 M sodium borate, pH 9.0, and dialyzed.
Apply to a Mono S 16/10 column equilibrated with 25 mM sodium chloride in the buffer.
A gradient of 25 mM to 125 mM sodium chloride in dialysis buffer provides a free nucleic acid binding domain.
And the derivatized nucleic acid binding domain is eluted. Flow rate 4.0ml / min, 4m
Collect fraction l. Aliquots of the fractions are used for protein concentration (BCA Protein Assay).
, Pierce Chemical, Chicago, IL) and pyridylthione released by reducing agents
Assayed. Individual fractions (25-37) were analyzed for protein concentration, pyridyl
-Analyze for disulfide concentration. The data is used for derivatization with SPDP.
Shows separation according to bell. The first eluting peak is mostly from di-derivatized myoD.
You. The second peak is mono-derivatized and the third peak is derivatized.
Absent. The di-derivatized material accounts for about 20% of these three peaks, and the second peak is
About 48%, the third peak accounts for about 32%. When the substance from the second peak is pooled, my
The average ratio of pyridyl-disulfide to oD is 0.95. Against protein
Fraction 33, which showed a significantly different ratio of pyridine-2-thione, was removed from the pool.
. Fractions showing a ratio of SPDP to myoD of greater than 0.85 and less than 1.05 were pooled,
Dialyze against 1M sodium chloride, 0.1M sodium phosphate, pH7.5 to basic FGF
Used for derivatization.
Example 4
Preparation of modified nucleic acid binding domain (MyoD)
As an alternative to derivatization, cysteine is added at or near the N-terminal coding portion of DNA.
Modify myoD by adding residues. Next, the obtained myoD was placed on FGF.
Reacts with any available cysteine or attaches to a linker or FGF
React with the linker to form a conjugate linked via the added Cys.
Can be.
The modified myoD is used to modify the DNA encoding myoD (GenBank accession number X56677).
And is prepared by The Cys-encoding DNA should be
Insert at codon within residue. The resulting DNA was inserted into pET11a and pET15b and BL2
Expression in one cell (NOVAGEN, Madison, WI).
A.N- Preparation of myoD with a terminally added cysteine residue
Primer # 1 corresponding to the sense strand of myoD (nucleotides 121 to 144) has an NdeI site
And add a Cys codon 5 'to the start site of the mature protein.
Primer # 2 encodes a nucleic acid binding domain spanning nucleotides 1054-1077
Antisense primer that complements the sequence and contains a BamHI site.
Using the primers described above, MyoD DNA is amplified by PCR as described below. myo
A clone (1 μl) containing the full-length DNA (or cDNA) of D was transferred to 10 mM Tris HCl (p
H8.3), 50 mM KCl, 0.01% gelatin, 2 mM MgClTwo, 0.2 mM dNTP, 0.8 μg
Mix in a final volume of 100 μl containing the immer. Then, 2.5 U of TaqI DNA polymerase
(Boehringer Mannheim) and add 30 μl of mineral oil (Si
gma). Incubation is performed in a DNA thermal cycler. cycle
Are the denaturation step (94 ° C for 1 minute), the annealing step (60 ° C for 2 minutes) and the extension step.
(3 min at 72 ° C). After 35 cycles, a 1.5% aliquot of 10 μl aliquot of each piece was
Run on a gelose gel to confirm the correct structure of the amplification product.
The amplified DNA was gel purified, digested with NdeI and BamHI, and FGF digested with NdeI and BamHI.
Subcloning into a plasmid containing / myoD. This digestion and subcloning
Depending on the procedure, the FGF encoding DNA and the 5 'portion of SAP are replaced by nucleotides 555-560 (SEQ ID NO: 52)
To the BamHI site at the start of the native mature SAP protein.
On the other hand, is replaced by DNA encoding a myoD molecule containing a cysteine residue at position -1
.
B.Nucleic acid binding domain having cysteine residue at position 4 or 10 of natural protein Preparation
In these constructs, the Ser residue at position 4 or the Val residue at position 10 is replaced with cysteine.
This will introduce a cysteine residue at position 4 or 10 of the native protein.
Design.
Using a primer that incorporates a TGT or TGC codon at position 4 or 10, FGF-
From the parent plasmid encoding the nucleic acid binding domain fusion protein, a polymerase
Amplify myoD by chain reaction (PCR).
PCR conditions are performed as described above using the following cycle: denaturation at 94 ° C for 1 minute
35 cycles of annealing step at 60 ° C. for 2 minutes and extension at 72 ° C. for 2 minutes.
The amplified DNA was gel purified, digested with NdeI and BamHI, and pET11 digested with NdeI and BamHI.
Subcloning into a. By this digestion, FGF and nucleic acid are separated from the parent FGF-myoD vector.
The 5 'portion of the binding domain (up to the newly added BamHI) is removed and the portion is
Contains a cysteine at position 4 or 10 relative to the start of the native protein
Is replaced by a myoD molecule.
The resulting plasmid was digested with NdeI / BamHI and His-TagTMLeader sequence (sequence number
No. 60) with pET15b (NOVAGEN, Madison, WI) (also digested with NdeI / BamHI).
Inserted).
DNA encoding unmodified myoD was similarly inserted into pET5b or pET11A, and modified SA
The P-encoding DNA is expressed as described below.
C.Expression of DNA encoding the modified nucleic acid binding domain
BL21 (DE3) cells were transformed with the resulting plasmid and treated as described in Example 2.
And culture. However, all incubations were performed at 30 ° C instead of 37 ° C
. Briefly, a single colony was used for LB AMP100OD in600Until is 1.0-1.5
Propagate and then induce with IPTG (final concentration 0.1 mM) for 2 hours. Spin down bacteria
(spin down).
D.Purification of the modified nucleic acid binding domain
Lysis buffer (20 mM NaPOFour, PH7.0, 5mM EDTA, 5mM EGTA, 1mM DTT, 0.5μg / ml
Leupeptin, 1 μg / ml aprotinin, 0.7 μg / ml pepstatin)
Buffer (generated from pZ50B1 in BL21 cells as described above) with 1.5 ml buffer
Liquid / g cells were added at the ratio. This mixture is used as a Polytron homogenizer.
And suspend twice with a microfluidizer.
The obtained lysate is centrifuged at 50,000 rpm for 45 minutes. The supernatant is added to SP buffer A
(20mM NaPOFour, 1mM EDTA, pH7.0), diluted so that conductivity is less than 2.5mS / cm
I do. Then, the diluted lysate supernatant was loaded on a SP-Sepharose column,
0-30% SP buffer B in P buffer A (1 M NaCl, 20 mM NaPOFour, 1mM EDTA, pH7.0
) (6 column volumes total). Combine the fractions containing myoD
Let The resulting nucleic acid binding domain had a purity of greater than 90%. Buffer exchange
Of the SP eluate using 50 mM NaBOThreeBuffer containing 1 mM EDTA, pH 8.5 (S buffer
To liquid A). The sample was then re-equilibrated with Resourc pre-equilibrated with S-buffer A.
Apply to eS column (Pharmacia, Sweden). 0-300 mM NaC in SP buffer A
Purify pure nucleic acid binding domains from the column with 10 column volumes with a linear gradient to l
Elute.
In this preparation, the lysate was clarified using ultracentrifugation, but filtration and flocculant (fl
oculent) can also be used. In addition, for large scale preparations, Strea
mline S (Pharmacia, Sweden) may also be used.
Example 5
Preparation of conjugate containing FGF mutein
A.FGF Binding of muteins to nucleic acid binding domains
1.[C78S] FGF- Nucleic acid binding domain (CCFN2) and [C96S] FGF-nucleic acid binding domain (CCFN3) chemical synthesis
[C78S] FGF or [C96S] FGF (1 mg; 56 nmo) dialyzed against phosphate buffered saline
l) with 2.5 mg of mono-derivatized nucleic acid binding domain (1.5
And then leave on a shaking table overnight. The next morning, UV-visible wavelength spectrum
Pyridylthione adsorb at 343 nm with known extinction coefficient
Release determines the extent of the reaction. Pyridylthio for basic FGF variants
The ratios of the [C78S] FGF are 1.05 and [C96S] FGF are 0.92. The reaction mixture is prepared by the following method
Similarly, purify the reaction mixture: 0.15 M sodium chloride in buffer A
0.5 ml / min flow through a HiTrap Heparin-Sepharose column (1 ml) equilibrated with
Let through at high speed. The column was washed with 0.6M NaCl and 1.0M NaCl in buffer A,
The product is eluted with 2.0 M NaCl in buffer A. Fractions (0.5 ml) were analyzed by gel electrophoresis.
Analyze by absorbance at 0 nm. Pool the peak tubes and add 10 mM sodium phosphate
Dialysis against pH 7.5 and applied to a Mono S 5/5 column equilibrated with the same buffer.
Lie. The product was prepared using a 10 ml gradient of 0-1.0 M sodium chloride in equilibration buffer.
Is eluted. Purity is determined by gel electrophoresis and the peak fractions are pooled.
Under these conditions, substantially 100% of the FGF variants react with the mono-derivatized myoD.
Free surface cysteines on each mutant act as free sulfhydryls
There is no need to reduce cysteine after purification from bacteria. The resulting product is
Purified on heparin-Sepharose (data not shown), thus
Confirm that the phosphorus binding activity is maintained.
2.Expression of recombinant FGFC78 / 96S-nucleic acid binding domain fusion protein (FPFN4)
Produces recombinant FGF [C78 / 96S] -myoD protein (FPFN4) using a two-step method
I do. Plasmids are contained in 250 ml of LB medium containing ampicillin (100 μg / ml)
Inoculate a new glycerol stock of bacteria. 30 ° C in an incubator shaker
And OD600Grow cells until is 0.7 and store overnight at 4 ° C. The next day, remove cells
Let resuspend in fresh LB medium (without ampicillin). 5 of those cells
OD at 30 ° C in an incubator shaker.600To 1.5
Proliferate until Add IPTG to a final concentration of 0.1 mM and increase for about 2-2.5 hours
After continued growth, cells were collected by centrifugation.
Example 6
Recombinant production of FGF-nucleic acid binding domain fusion protein
A.Introduction
1.Bacterial strains and plasmids
E.coli BL21 (DE3), BL21 (DE3) pLysS, HMS174 (DE3) and HMS174 (DE3)
The pLysS strain was purchased from NOVAGEN (Madison, WI). The plasmid pFC80 described below
WIPO International Patent Application No. WO 90/02800. However, in this specification, pFC
The bFGF coding sequence in the plasmid designated 80 is nucleotides 1-465 of SEQ ID NO: 52.
The sequence is described as follows. This plasmid described herein was used as a starting material.
CII ribosome using pFC80 or linked to FGF-encoding DNA (SEQ ID NO: 52)
ー
Prepared by starting from a fragment containing the DNA binding site (SEQ ID NO: 61)
can do.
E.coli JA221 strain (lpp- hdsM + trpE5 leuB6 lacY recA1 F '[lacIq lac+ pro+]
) Is the American Type Culture Collection (ATCC; Rockville, MD 20852)
It is publicly available under accession number ATCC 33875. (JA221 is also Northern Re
gional Research Center (NRRL), Agricultural Research Service, U.S. Department
t of Agriculture, Peoria, IL 61604) as accession number NRRL B-15211
It is. U.S. Patent No. 4,757,013 to Inouye and Nakamura et al., Cell 18: 1109-1.
117, 1979). INV1α strain is commercially available from Invitrogen (San Diego, Ca)
Have been.
B.FGF / Construction of plasmid encoding nucleic acid binding domain fusion protein
1.FGF Of FGFM13 containing DNA encoding the cI ribosome binding site linked to Construction
Amersham in vitro mutagenesis system 2.1 for nucleic acid binding domain encoding DNA
An Nco I restriction site is introduced by site-directed mutagenesis. Nco I restriction site
Oligonucleotides used for the preparation were converted to 380B automatic DNA synthesizer (Applied Biosystem
Synthesize using s). This oligonucleotide containing an Nco I site
Replace with a coding sequence containing an acid binding domain.
To generate the bFGF coding sequence with the stop codon removed, the FGF coding DNA was
Subcloned into 3 phages and subjected to site-directed mutagenesis. Plasmid pFC
80 is pDS20 (see, for example, Duester et al., Cell 30: 855-864, 1982;
Nos. 4,914,027, 5,037,744, 5,100,784 and 5,187,261
See PCT International Application No. WO 90/02800 and European Patent Application No. EP 267703 A1
See also). It is based on plasmid pKG1800 (Bernardi et al., DNA
Sequence 1: 147-150, 1990; McKenney et al. (1981), pp. 383-415, Ge.
ne Amplification and Analysis 2: Analysis of Nucleic Acids by Enzymatic
See also Methods, Chirikjian et al., North Holland Publishing Company Amsterdam
G) between nucleotides 2440 and 2880 of pDS20.
The difference is that it contains an extra 440 bp at the distal end of alK. Plasmid pKG1800
2880 bp EcoR I-Pvu II of pBR322 containing the ampicillin resistance gene and origin of replication
Including.
Plasmid pFC80, the entire galK gene was replaced with the FGF-encoding DNA of SEQ ID NO: 52, trp
Promoter (SEQ ID NO: 62) and bacteriophage lambda cII ribosome binding site
Position (SEQ ID NO: 61; see, eg, Schwarz et al., Nature 272: 410, 1978).
Prepared from pDS20 by inserting upstream of FGF-encoding DNA and operably linking
Is done. Replace the Trp promoter with the plasmid pDR720 (Pharmacia PL Biochemicals)
Or synthesized according to SEQ ID NO: 62. Plasmid pFC8
0 is the 2880 bp EcoR I-BamHI fragment of plasmid pSD20, the Trp promoter
Synthetic Sal I-Nde I fragment encoding the region:
And cII ribosome binding site (SEQ ID NO: 61):
It contains.
The FGF-encoding DNA is extracted from pFC80 by treating pFC80 as follows.
The pFC80 plasmid was digested with HgaI and SalI. This connects to FGF-encoding DNA
A fragment containing the cleaved CII ribosome binding site is generated. The obtained hula
Fragment was blunt-ended with Klenow reagent, opened with SamI for blunt-end ligation,
Then, it is inserted into M13mp18 treated with alkaline phosphatase. Stop codon
To remove, insert the ORI negative insert as described above in the Amersham kit.
Using the following oligonucleotides (SEQ ID NO: 63): GCTAAGAGCGCCATGGAGA (
This is one nucleotide between the FGF carboxy-terminal serine codon and the NcoI restriction site.
). It has the wild-type having SEQ ID NO: 64 below.
Replace with type FGF-encoding DNA:
The resulting mutant derivative of M13mp18 (this is after the carboxy-terminal serine codon of bFGF)
(Lacking the natural stop codon) was designated FGFM13. Mutagenesis region of FGFM13 is positive
New sequence (SEQ ID NO: 65).
2.FGF / MyoD Preparation of plasmid encoding fusion protein
Plasmid FGFM13 was cut with NcoI and SacI, and the stop codon was replaced with bF
A fragment containing the CII ribosome binding site linked to the GF coding sequence is obtained.
The M13mp18 derivative containing the myoD coding sequence also contains the restriction endonuclease Nco I
And bFGF-encoding fragment derived from FGFM13 and the fusion protein
Insertion into its M13mp18 derivative by ligation to DNA encoding the quality bFGF-myoD
Mp containing CII ribosome binding site bound to GF-nucleic acid binding domain fusion gene
Create FGF-myoD.
Plasmid mpFGF-myoD was digested with Xba I and EcoR I and the resulting bFGF-myoD code
Sequence-containing fragments were isolated and treated with EcoRI and XbaI.
Rasmid pET-11a (available from NOVAGEN, Madison, WI; see description of this plasmid)
See US Patent No. 4,952,496; also, Studier et al., Meth. Enz. 1
85: 60-89, 1990; Studier et al. Mol. Biol. 189: 113-130, 1986; Rosenberg
Et al., Gene 56: 125-135, 1987).
E. coli BL21 (DE3) pLysS strain (NOVAGEN, Madison, WI) was
It can be transformed with a plasmid having
Plasmid FGF / myoD is digested with EcoRI and the ends are digested with nucleoside triphosphates.
And repair with the addition of Klenow DNA polymerase and then with Nde I.
To release FGF-encoding DNA without a CII ribosome binding site. This file
The fragment was digested with BamHI, truncated, and digested with NdeI.
Connect to a. The resulting plasmid contains the T7 transcription terminator and pET-11a ribosome.
A binding site.
Plasmid FGF / myoD is digested with EcoR I and Nde I and the CII ribosome binding site
Can release FGF-encoding DNA without the DNA and repair its ends as described above.
. This fragment can be ligated into pam 12a digested with BamH I and end repaired.
You.
The resulting plasmid is an OMP operably linked to the DNA encoding the fusion protein.
Includes DNA encoding T secretion signal.
3.FGF2- Preparation of plasmid encoding protamine fusion protein
Protamine is a small basic DNA binding protein with a molecular weight of about 6.8 kD and an isoelectric point of 12.175.
Quality. 24 of the 51 amino acids are strongly basic. Human protami
Have been shown to enrich genomic DNA for packaging into sperm heads.
Have been. The positive charge of protamine reacts with the negative charge on the phosphate backbone of DNA.
FGF- which has the ability to bind to FGF receptor and bind DNA with high affinity
A protamine fusion protein is constructed for expression in E. coli. Human protami
The gene sequence is obtained from GenBank (Accession No. Y00443). 4 overlapping oligos
Nucleotides (60 mer) are made and used for amplification of the protamine gene.
The amplification product is purified and ligated into the bacterial expression vector pET11a (Novagen)
. Nco I and BamHI sites should be included in the primers to facilitate subcloning.
Incorporate the rank. Those four oligos with 20 base overlap (two sense and
And two antisenses) and fill the fragments using PCR
And amplifying to synthesize a fragment. Transfer the PCR product to NcoI and
And BamHI, and subcloned into pBluescript SK +. Confirm insert sequence
I do. Next, the downstream of the sequenced product is cloned, and pET11a expression
In-frame with FGF2 cloned in the plasmid. Fragment
The oligos used to create A are as follows (5'-3 '):
Transform competent bacterial cell BL21 (DE3) with pET11-FGF2-protamine construct
I do. The cells are first placed on an LB agar plate containing 100 μg / ml ampicillin.
Sowing Glycerol stocks made from individual colonies were added to 1 ml of fresh
Add to LB broth and then to 250 ml LB broth. OD cells600Until 0.7
And induced with IPTG. The culture is harvested 4 hours after induction.
Centrifuge the suspension; save the supernatant, resuspend the pellet in lysis buffer and resuspend.
And centrifuged, and the supernatants were pooled. Transfer the pellet and supernatant samples to FG
The fusion within each fraction was analyzed by Western analysis using an antibody against F2.
Determine the percentage of protein. Purify the soluble protein. Briefly,
Pellet cells and add buffer A (containing 10 mM EDTA, 10 mM EGTA, and 50 mM NaCl).
Resuspended in 10 mM sodium phosphate (pH 6.0)
Microfluidics Corp., Newton, Mass.) To disrupt bacteria and remove DNA.
Refuse. Dilute the resulting mixture and expand the expanded bed Streamline
Place on SP cation exchange resin. The column is used in stages with increasing concentrations of NaCl.
Wash on gradient. The eluted substance was analyzed for the fraction containing the fusion protein.
Analyze by Western analysis. The fractions were pooled, diluted, and heparin
-Place on a Sepharose affinity column. After washing, bound proteins
In a buffer containing 1 M NaCl and then a buffer containing 2 M NaCl in a batch-wose method.
Elute. Pool the peak fractions of the 2M eluate as determined by optical density at 280 nm.
And its purity is determined by gel electrophoresis and Western analysis. That
Sephacryl was equilibrated with 20 mM HEPES (pH 7.4), 150 mM NaCl.
Load on S-100 column.
Isolate, solubilize, and refold the fusion protein in the pellet.
To run. Briefly, each culture pellet was thawed completely and buffer A (10 mM
is, 1 mM EDTA (pH 8.0) + 0.1 mg / ml lysozyme). The mixture on ice
Sonicate, centrifuge at 16,000 xg, and discard the supernatant. Inclusion bodies allowed
Solubilization buffer (6M guanidine-HCl, 100 mM Tris, 150 mM NaCl, 50 mM EDTA, 50 mM E
GTA (pH 9.5)), vortex and incubate for 30 minutes at room temperature.
Centrifuge at 000 xg for 15 minutes. Save the supernatant and dilute buffer (100 mM T
ris, 10 mM EDTA, 1% monothioglycerol, 0.25 M L-arginine (pH 9.5))
Dilute to 10. The material is stirred, capped at 4 ° C for 2 hours, and then
Centrifuge for 0 minutes. 24 hours at 4 ° C against 5 liters of PBS (pH8.8)
In the meantime, dialyze with 3 changes to fresh PBS. The substance is spin-excluded
Concentrate about 10 times using a system. Next, the refolded soluble substance was
Analyze by electrophoresis.
Expression of the FGF-protamine fusion protein in mammalian cells is determined by the restriction enzyme Nde
Cut out the insert with I and BamHI and connect it to the mammalian expression vector.
Can be achieved by tying.
C.Expression of recombinant bFGF-nucleic acid binding domain fusion protein
Using a two-step method, the recombinant bFGF-myoD protein (bFGF-nucleic acid
(Binding domain fusion protein).
3 containing ampicillin (50 μg / ml) and chloramphenicol (25 μg / ml)
Liters of LB broth, bacterial cells containing the pFS92 plasmid from an overnight culture (BL21 (
DE3) pLysS strain) (1: 100 dilution). OD at 37 ° C in a shaking incubator600Is 0
Grow to .7. IPTG (Sigma Chemical, St. Louis, MO) at a final concentration of 0.
2 mM was added and growth was continued for 1.5 hours before the cells were centrifuged.
Growth of BL21 (DE3) pLysS cells grown at 30 ° C instead of 37 ° C improves yield
It turned out through experiments. Therefore, cells are OD at 30 ° C.600Until 1.5
After expansion, induce. After induction, the cells are allowed to grow for about 2 to 2.5 hours.
Collect by centrifugation.
The pellet is lysed with a lysis solution (45-60 ml per 16 g of pellet; 20 mM TRIS (pH 7.4), 5 mM ED
TA, 10% sucrose, 150 mM NaCl, lysozyme 100 μg / ml, aprotinin 10 μg / m
l, leupeptin 10 μg / ml, pepstatin A 10 μg / ml, and 1 mM PMSF)
Turn turbid and incubate for 1 hour at room temperature with agitation. Freeze the solution three times
Thaw and sonicate for 2.5 minutes. Centrifuge the suspension at 12,000 xg for 1 hour
Separate; save the resulting supernatant and pellet free of lysozyme
Resuspend in fresh lysis solution. The resuspended material is centrifuged again and the second supernatant is
Make and pool the two supernatants and add to borate buffered saline (pH 8.3).
And dialyze.
D.bFGF- Affinity purification of nucleic acid binding domain fusion protein
30 ml dialysis solution containing bFGF-nucleic acid binding domain fusion protein obtained in Example 5.C
Was transferred to HiTrap equilibrated with 10 mM TRIS (pH 7.4) containing 0.15 M NaCl (buffer A).
Apply to a Palin-Sepharose column (Phrmacia, Uppsala, Sweden). That
The column is first washed with equilibration buffer; then in buffer A containing 0.6M NaCl.
Washed; further washed in buffer A containing 1.0 M NaCl; and finally, 2 M NaCl
Elute to a 1.0 ml fraction in buffer A containing Assay samples by ELISA
did.
The bFGF-nucleic acid binding domain fusion protein is produced by native bFGF and recombinantly.
Elute from the heparin-Sepharose column at the same concentration (2M NaCl) as the bFGF produced
You. This indicates that heparin affinity is retained in the bFGF-SAP fusion protein.
And
E.Characterization of bFGF-Nucleic Acid Binding Domain Fusion Protein by Western Blot Ke
SDS gel electrophoresis was performed using a Phastsystem (Pharmaci
Perform in a). Western blotting, as described by the manufacturer,
The electrophoresed protein is subjected to nitrite transfer using the PhastTransfer system (Pharmacia).
Achieved by transferring to rocellulose. Antiserum against bFGF was diluted 1: 1000.
Use at the basal rate. Horseradish peroxidase-labeled anti-IgG used as secondary antibody
(Davis et al., Basic Methods in Molecular Biology, New York, Elsevier Scie
nce Publishing Co., p. 1-338, 1986).
The anti-FGF antiserum contains individual nucleic acid binding domains (35,000) and bFGF (18,000)
It should bind to a protein with a molecular weight of about 53,000, corresponding to the sum of the molecular weights.
Example 7
Contains a linker that encodes a protease substrate
Preparation of FGF-nucleic acid binding domain complex
A.Synthesis of oligos encoding protease substrates
The complementary single-stranded oligo, whose sense strand encodes the protease substrate, is
Description provided by the manufacturer for the cyclone machine (Millipore, MA)
Synthesized by use according to written or Midland Certified Reagen
t Co. (Midland, TX) or National Biosciences, Inc. (MN)
. The following oligos were synthesized:
1. Cathepsin B substrate linker
2. Cathepsin D substrate linker
3. Trypsin substrate linker
4. GlyFourSer
5. (GlyFourSer)Two
6. (SerFourGly)Four
7. (SerFourGly)Two
8. Thrombin substrate linker
9. Enterokinase substrate linker
10.Factor Xa substrate
B.FGF- Preparation of a DNA construct encoding a linker-nucleic acid binding domain
Anneal the complementary oligo by heating at 95 ° C for 15 minutes, then cool to room temperature.
And then incubate at 4 ° C. for 1 minute to about 1 hour. After incubation,
Rigo is digested with NcoI and alkaline phosphatase (Boheringer Mannheim)
To the NcoI digested plasmid that had been treated with
Ligation overnight at ° C.
Transform bacteria (Novablue (NOVAGEN, Madison, WI)) with the ligation mixture (1 μl)
And inoculate LB-amp or LB-Kan depending on the plasmid. Colony
Select, isolate clones, and sequence to determine insert orientation
Set. Using the clone in the correct orientation, the expression strain BL21 (DE3) strain (NOVAGEN, Madison
, WI). Glycerol stock generated from single transformed colonies
I do. The transformant is cultured as described in Example 2 and has a linker
The fusion protein was expressed.
Cathepsin substrate (FPFS9), Cathepsin D substrate (FPFS5), GlyFourSer (FPFS7), (
GlyFourSer)Two(FPFS8), trypsin substrate (FPFS6), (SerFourGly)Four(FPFS12), and
(SerFourGly)Two(FPFS11) DNA sequence and sequence of a representative fusion protein containing a linker
And the amino acid sequences are set forth in SEQ ID NOs: 72-78, respectively.
Example 8
Plasmid encoding β-galactosidase
FGF-poly-L-lysine (FGF2-K) complexed with
A.Derivatization of poly-L-lysine
Polylysine polymers of average length 13, 39, 89, 152 and 265 (K13, K39, K84, KFifteen Two
, K265) Was purchased from a commercial supplier (Sigma, St. Louis, MO) and 0.1 M NaPOFour, 0.1M
Dissolve in NaCl, 1 mM EDTA, pH 7.5 (buffer A) at a concentration of 3-5 mg / ml. About 30mg
0.187 ml of 3 mg / ml N-succinimidyl-3 (pyridyldithi
E) Proprionate (N-succinimdyl-3 (piridyldithio) proprionate) (SPDP
) And mixed with absolute ethanol to give a SPDP / poly-L-lysine molar ratio of 1.5.
And incubate it for 30 minutes at room temperature. Next, add 4 liters of the reaction mixture.
Against buffer A for 4 hours at room temperature.
B.FGF2-3 Of derivatized polylysine to DNA
A solution containing 28.5 mg of poly-L-lysine-SPDP was mixed with 12.9 ml of FGF2-3 ([C96S] -FGF2).
Add to buffer A containing g and incubate overnight at 4 ° C. Poly-L-lysine-SP
The molar ratio of DP / FGF2-3 is about 1.5. After incubation, the binding reaction mixture
To a 6 ml Resource S (Pharmacia, Uppsala, Sweden) column. 20mM
NaPOFourTo 24 column volumes from 0.15 M to 2.1 M NaCl in 1 mM EDTA, pH 8.0 (Buffer B)
A gradient across is used for elution. FGF2-3 / poly-L-lysine conjugate (referred to as FGF2-K)
Elute from the column at a concentration of about 1.8-2M NaCl. Unreacted FGF2-3 is 0.5-0.6M
Elute with NaCl.
The fraction containing FGF2-K was concentrated and added to a buffer of 20 mM HEPES, 0.1 M NaCl, pH 7.3.
Load on a gel filtration column (Sephacryl S100) for replacement. Size exclusion HP
The molecular weight of FGF-K152 determined by LC is about 42 kD. This binding procedure is the heparin of FGF2-3.
To determine if it interferes with the binding ability of the heparin linker to FGF2-K.
Load into the column and elute from the column with 1.8-2.0M NaCl. On the contrary,
Unconjugated FGF2-3 elutes from heparin with 1.4-1.6M NaCl. this child
Suggests that poly-L-lysine contributes to the heparin binding capacity of FGF2-3
.
The heparin binding capacity of poly-L-lysine 152 has not been determined;
Elute at about 1.6M NaCl. Histone HI-polylysine was purchased. Cytochrome c
Attached to polylysine as described herein.
A sample of FGF2-K is electrophoresed by SDS-PAGE under non-reducing conditions and reducing conditions.
This protein moves with the same molecular weight as FGF. Under non-reducing conditions, the conjugate will
High charge density prevents gel entry (Figure 1, lanes 1, 2, non-reducing conditions;
3, 4, reduction conditions).
A standard proliferation assay using bovine aortic endothelial cells was performed to
Determine whether the order reduces the ability of FGF2-3 to stimulate mitogenesis. The result
It is clear that FGF2-K is equivalent to FGF2-3 with respect to stimulation of proliferation (FIG. 2).
).
C.FGF2-3- Poly-L-lysine-nucleic acid complex formation
Establish optimal conditions for complex formation. Various amounts (0.2-200μg) of β-gala
Plasmid nucleic acid pSVβ or pNASS-β coding for custosidase (promoter
) Was slowly added to 100 μg of FGF2-K in 20 mM HEPES (pH 7.3), 0.15 M NaCl.
And mix. The reaction is incubated for 1 hour at room temperature. FGF-lysine complex
Nucleic acid binding to the body was cleaved with HincII restriction endonuclease32P label SV4
Confirm by gel mobility shift assay using 0-β-gal nucleic acid. Briefly,
SV40β-gal nucleic acid is digested with HincII restriction endonuclease;
After dephosphorylation with rephosphatase, TFourLabel with PNK.32P-labeled nucleic acid 35ng each
For samples, various amounts of FGF-polylysine conjugate are added to the mixture. That ta
Electrophores the protein / nucleic acid mixture on an agarose gel using 1 × TAE buffer
. Binding of the complex to radiolabeled DNA shifts the complex to the top of the well.
(FIG. 3). As can be seen in Figure 3D, about 10ng of K84But
This causes a complete shift of the restriction fragment indicating binding. K13So, 100ng of po
Re-L-lysine was required (FIG. 3C). K265Required 10 ng (Figure 3E).
Determine the optimal length and weight ratio of poly-L-lysine for different lengths of poly-lysine.
Determined by the binding of FGF2-3. DNA encoding β-galactosidase is
0: 1, 5: 1, 2: 1, 1: 1 and 0.5: 1 (lanes 1-5 in FIG. 4 respectively) bound in a (w / w) ratio
Complexed with body. The ability of these FGF2-K complexes to bind DNA
It was determined by measuring the ability of FGF to promote incorporation into the. FGF2-K connection
Coupling delivers pSVβ-gal DNA intracellularly at various ratios of protein to DNA
Their capabilities were evaluated (Figure 4).
Briefly, after incubating the complex for 1 hour at room temperature, COS cells were incubated for 48 hours.
Added for a while. Cell extracts were prepared and assayed for β-gal enzyme activity. simply
Specifically, cells were treated with 1 ml of PBS (Ca+2And Mg+2(No content) and dissolved. That
Lysates were vortexed and cell debris was removed by centrifugation. The solution is manufactured
Assays for β-gal activity as recommended by those (Promega, Madison, WI)
I did. β-gal activity was normalized to total protein. From lane 3 in Figure 4
Thus, a 2: 1 (w / w) ratio of FGF2-K: DNA gave the greatest enzymatic activity.
In addition, toroid formation correlated with increased gene expression was evaluated by electron microscopy.
A typical toroid at a 2: 1 protein to DNA ratio is shown in the upper panel of FIG. Low ratio (
For example, at 0.5: 1), a toroidal structure is not formed at all or only partially formed.
(Figure 5 below).
Enriched nucleic acids bind FGF2-K to cognate receptors in a proliferation assay
To determine if it had any effect on the ability to stimulate mitogenesis and mitogenesis. This increase
The proliferation assay shows that only the highest dose of nucleic acid (200 μg) contains FGF2-3 + poly-L-lysine + DNA
Has a slight inhibitory effect on proliferation as compared to (FIG. 6).
Transfer FGF2-K84-DNA with a 2: 1 protein: DNA ratio to COS cells and ABAE endothelial cell lines
Enter. Both of these cells express the FGF receptor. Then, those cells
Are assayed for β-galactosidase enzyme activity. COS cells and ABAE cells
Grow on cover slips and incubate for 48 hours at different FGF2-K: DNA ratios
. The cells are then fixed and stained with X-gal. Maximum β-galactosidase enzyme activity
Is observed when 50 μg of pSVβ is used per 100 μg of FGF2-3-polylysine conjugate.
Will be issued.
FGF2-K84-pSVβ-gal was added to various cell lines at a 2: 1 protein to DNA ratio,
Then incubated for 48 hours. Prepare cell extracts and determine β-gal activity and total
Assayed for protein. As shown in FIG.7A, COS, B16, NIH3T3,
And BHK cell lines were able to take up the complex and express β-gal
.
β-gal expression requires FGF2 for targeting into cells. pSVβ or p
The NASSβ plasmid DNA was added together with FGF2-K84 (lanes 1 and 2 in FIG. 7B) or FGF2-K8
Incubated for 1 hour at room temperature without 4 (lanes 3, 4). Complex to COS cells 4
Added for 8 hours. Cell extracts are assayed for β-gal activity and total protein
Normalized to Unless the plasmid is complexed with FGF2 / K84,
Only β-gal activity was found. β-gal expression is dependent on both time and dose
Is found to be dependent (FIGS. 7C and 7D).
The sensitivity of this receptor-mediated gene delivery system has been optimized for complex formation
Determined using the FGF2-K / DNA ratio. Add various amounts of FGF2-K / DNA complex to cells
. 100 μg of FGF2-K was mixed with 50 μg of pSVβ for 1 hour at room temperature. COS cells and endothelial cells
Cells with varying amounts of enriched material (0 ng, 1 ng, 10 ng, 100 ng and 10,000 ng).
Incubate. Incubate cells for 48 hours, then β-galactosidase
Assayed for zealase activity. In addition, 1000 ng of cells grown on cover glass
Of FGF2-K-DNA for 48 hours, then fixed and stained with X-gal. That β-
The gal enzyme assay shows that enzyme activity increases with increasing amount of material.
It becomes apparent (FIG. 7D). When cells are incubated with X-gal,
Approximately 3% of the cells on the surface show that the entire cytoplasm is stained blue.
The targeting of the complex is specific for the FGF receptor. First, you can see in Figure 8A
Thus, FGF2-K84-pSVβ-gal provided enzymatic activity (lane 1), but FGF2 + K84 + D
NA (lane 2), FGF2 + DNA (lane 3), K84 + DNA (lane 4), DNA (lane 5
), FGF2-K84 (lane 6), FGF2 only (lane 7) and K84 only (lane 8)
Showed only background levels of activity. β-gal expression is
Addition of isolated FGF2 during transfection is specifically inhibited (FIG. 8B).
Furthermore, the addition of heparin attenuates β-gal expression (FIG. 8C). Furthermore, histo
HI and cytochrome C had no effect in delivering pSVβ-gal (FIG. 8C).
.
Overall, these results indicate that the targeted DNA is mediated through the high affinity FGF receptor.
Support the hypothesis that it is introduced into receptor-bearing cells. Histone
DNA transfer can bind palin but cannot elicit a signal,
Independent of low-affinity FGF receptor or non-specific endocytosis
It seems.
D.Effects of endosomal disrupting peptides
Targeting is mediated by passage of the complex through the endosome. Trance
Chloroquinone added to the complex prior to transfection increases β-gal activity 8-fold
(FIG. 9A).
Based on this, the effect of the endosomal disrupting peptide was evaluated. influenza
The virus-derived peptide INF7 and GLF EAIEGFIEN GWEGMIDGWYGC were synthesized. FGF2-K
A complex of 84 (5 μg) and pSVβ-gal plasmid DNA (5 μg) was formed. This ratio
In, about half of the negative charge of DNA was neutralized by the complex. Poly-L-Lysine K84
Further additions and saturation of the binding to the remaining DNA was made. 30 INF7 peptides
Minutes later added. The complex was added to COS cells and β-gal activity was
Assay shortly afterwards.
Determine the amount of free polylysine required to neutralize DNA and complex INF7
did. 4, 10 or 25 μg of polylysine was added to the FGF2-K48 / pSVβ-gal complex.
added. Four concentrations of INF7 were added to each of these complexes. Maximum β-
Gal expression was found at 4 μg K84 and 12 μg INF7 (FIG. 13A). More poly
-Using lysine resulted in more cell death. Uses 4μg of polylysine
Then, the optimal amount of INF7 was determined. As seen in FIG.13B, 24 μg of INF7 was the largest
resulted in β-gal activity. At 72 hours, 48 μg of INF7 had maximal β-gal activity (
(20-32 fold increase) (FIG. 13C).
Inclusion of the endosomolytic peptide in the complex increased β-gal expression by a factor of 26.
(FIG. 9B). At the same time, the number of cells expressing β-gal also increased.
Was. As seen in Figure 9C, the presence of endosomal disrupting peptide (EDP)
(Right), 1% to 5% compared to 0.1% to 0.3% when EDP is not present (left)
% Of cells expressed β-gal.
Example 9
Cytotoxic activity of FGF / poly-L-lysine bound to SAP DNA plasmid
By cytotoxicity assay, cytocide-encoding a
gent) to determine the viable cells after transfection. FGF-2
If it is a sceptor-bound internalizing ligand, target FGFR-expressing COS7 cells
T47D that does not express FGF-2 receptors at detectable levels
, Negative control cells.
Cells were harvested at 38,000 cells / well and 48,000 cells in RPMI 1640 supplemented with 5% FBS
Seed / well into 12-well tissue culture plates. Complex FGF2-K / pZ200M (Sapo
(A plasmid expressing phosphorus) for 48 hours with COS7 cells or T47D cells.
To Controls were FGF2-K only, pZ200M only, and FGF-2 + poly-L-
Includes gin + pZ200M. After incubation, Mg++And Ca++Remove cells with PBS
Sensation. Add cells with 0.1% trypsin for 10 minutes, harvest cells and wash
. Determine the number of cells from each well with a Coulter particle counter (or equivalent)
I do. The number of cells incubated with FGF2-K / pZ200M is
Statistically significant reduction compared to Z200M alone indicates sufficient cytotoxicity
Shows sex.
The FGF2-polylysine-DNASAP complex shows selective cytotoxicity. In the plant RIP
Preferred mammalian motility to optimize expression of certain saporins in mammalian cells
Synthesize the saporin gene using codons and use the "Kozak"
The sequence was introduced. Next, the synthetic gene was transferred to an SV40 promoter expression vector and
And cloned into a promoterless expression vector. SAP Code DNA from SAP
Expression is determined by the mammalian ribosome, which synthesizes its protein (SAP)
Prior to its inactivation, it is only possible if it can be synthesized, so
Was tested for enzymatic activity. SAP to T7 / SP6 promoter
It was cloned into Rasmid and sense RNA was prepared using T7 RNA polymerase. Next
Then, the RNA was added to the mammal in an in vitro translation assay. This cell-free
The results from the in vitro translation assay show that saporin expressed in mammalian
It clearly shows that expression of cytoplasmic mutagenesis can be inhibited (FIG. 10). Add to melt
In addition, SAP mRNA becomes a protein with the expected molecular weight of saporin protein.
Translated (lane 2). Similarly, when luciferase mRNA is added to the lysate,
A molecule consistent with the luciferase protein is detected (lane 3). Against this
SAP mRNA together with luciferase mRNA or 30 min of luciferase mRNA
When added to the lysate before, saporin activity is detected (lanes 4 and 5).
Transfection of cells with SAP DNA shows cytotoxicity. Using CaPO4
Transient expression of saporin-encoding mammalian expression vectors in NIH 3T3 cells
The mock-transfected cells (lane 1) or β-gal
Cells compared to cells transfected with the DNA to be loaded (lane 2)
There is more than a 65% reduction in viability (lane 3) (FIG. 11).
FGF2-K transfers plasmid DNA encoding SAP into FGF receptor-bearing cells.
To determine if this was possible, FGF2-K was mixed 2: 1 (w: w) with pSV40-SAP plasmid DNA.
). BHK 21 cells and NIH 3T3 cells were used as target cells
. Cells (24,000 cells / well) were transformed with FGF2-K-DNASAP or FGF2-K-DNAβ-gal complex.
Incubated with either. After 72 hours incubation, cell number
It was determined. As shown in FIG. 12, cells were incubated with the FGF2-K-DNASAP complex.
When compared to cells incubated with the FGF2-K-DNAβ-gal complex,
A significant decrease in cell number occurs.
For purposes of illustration, this specification describes specific embodiments in the present invention.
Various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the foregoing description.
Will be understood from. Accordingly, the invention is not limited except as by the appended claims.
Not done.
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(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
A61K 38/46 AGB A61K 37/02 ADS
(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),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR
,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,
MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S
D,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT
,UA,UG,UZ,VN
(72)発明者 チャンドラー,ロイス エイ.
アメリカ合衆国 カリフォルニア 92024,
エンシニタス,ブルー ボネット プレイ
ス 1814──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI A61K 38/46 AGB A61K 37/02 ADS (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR) , GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG) ), AP (KE, LS, MW, SD, SZ, UG), UA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BB , BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ , LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN (72) Inventor Chandler, Royce A. USA 92024, Encinitas, Blue Bonnet Place 1814