JPH11514876A - 新規なヒトシステインプロテアーゼ - Google Patents

新規なヒトシステインプロテアーゼ

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JPH11514876A
JPH11514876A JP9516725A JP51672597A JPH11514876A JP H11514876 A JPH11514876 A JP H11514876A JP 9516725 A JP9516725 A JP 9516725A JP 51672597 A JP51672597 A JP 51672597A JP H11514876 A JPH11514876 A JP H11514876A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、副腎及びヒトの臍静脈内皮の両方の細胞内で発現された新規なシステインプロテアーゼ(NCP)を同定しかつコードするポリヌクレオチドを提供するものである。本発明は、更に、ヌクレオチド配列若しくはその相補配列から設計されたアンチセンス分子を提供する。更に、本発明は、NCP及びNCPに結合する分子に基づく医薬品組成物に特異的に結合する、精製されたNCP、抗体、及びその他の分子、を産生するための遺伝子工学による発現ベクター及び宿主細胞を提供する。本発明は、特に、変形されたncp発現に基づき、そのような状態の同定を可能にする、診断的アッセイを提供する。これらの検定法は、NCPコード核酸配列若しくは特異的なNCP結合抗体から設計されるプローブを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】 新規なヒトシステインプロテアーゼ技術分野 本発明は、新規なヒトシステインプロテアーゼ、及び、自己免疫疾病若しくは 退行性疾病の診断、研究、予防、及び治療におけるその核酸及びアミノ酸配列の 利用に関する。背景技術 システインプロテアーゼは、前駆タンパク質の処理から細胞内分解までの多様 な細胞プロセスに含まれている。システインプロテアーゼは、カリクレイン/キ ニン経路の活性化を通した血管性透過率を誘導し、様々なヘマグリチニンと錯化 し、複合体成分を活性化し、及びセルピンを破壊することがある。それらのエン ドペプチダーゼ活性及び「トリプシン類似の」特異性は、それらが、様々なヒト の細胞及び組織内で見いだされる多くの分化したシステインプロテアーゼ分子で あることを推測させる。 システインプロテアーゼは、単核細胞、マクロファージ、免疫系のその他の細 胞によって、産生されることが知られている。これらの細胞は、感染部位へ移動 し、それらの防御的な役割として、損傷を受けた組織を除去する様々な分子を分 泌する。その他の条件においては、これらの同じ細胞が、同じ分子を過剰に産生 し、組織の破壊を引き起こすこともある。これは、リウマチ関節炎などの自己免 疫疾病における場合であり、システインプロテアーゼ、カテプシンCの分泌が、 コラーゲン、ラミニン、エラスチン、及びその他の骨の細胞外マトリクスで見い だされる構造タンパク質を分解する。そのような分解によって弱められた骨は、 腫瘍の侵入及び転移をより受け入れ易くなる。 本件出願の新規なヒトシステインプロテアーゼは、ヒトの副腎から作 られたcDNAライブラリーの配列から最初に同定された。ヒトの副腎は、それ ぞれの腎臓の上に配置された帽子のような形をした構造を有する。各副腎は、副 腎髄質と、副腎皮質とから成る。副腎は、クロム親性組織から作られており、か つ、主に、ノルエピネフリン(NE)と、エピネフリン(E)とを分泌する。交 感神経の副腎に対する刺激は、これら2つのカテコールアミンを血液内へ放出す る。NEは、血管を収縮させ、心臓の活性を刺激し、胃腸管を抑制し、目の瞳孔 を広げる。Eは、上記とほぼ同じ反応を引き起こすが、心臓の活性に対してはよ り強い効果を有し、血管に対してはより弱い効果を有する。NEおよびEは、交 感神経系の効果を補うものであり、その機能に対してはほとんど影響を及ぼさな いことが明らかにされている。 副腎皮質は、コレステロールを用いて、ホルモンの活性を表す大量のコルチコ ステロイドを産生する。副腎の外側の層は、主に、ミネラルコルチコイド、アル ドステロンを産生する。アルドステロンの分泌による刺激性の調節及び抑制性の 調節が、カリウムのレベル、レニン−アンギオテンシン相互作用、及び副腎皮質 刺激ホルモン(ACTH)、ドーパミン、セロトニン、及びβ−エンドルフィン の分泌、によって行われている。アルドステロンは、腎臓、唾液腺、及び腸粘膜 などの目的の組織内のタイプ1のミネラルコルチコイドレセプタと相互作用する ことによって、細胞外の流体の体積と、ナトリウム/カリウムのバランスとを調 節する。 副腎の内側の層は、グルココルチコイド及びアンドロゲンの部位、エストロゲ ン、及びプロゲステロンの生合成である。主なグルココルチコイドは、コルチゾ ールであり、これは、タンパク質、炭水化物、糖質、及び核酸の代謝の調節にお いて、抗炎症として働き、内分泌機能における生体フィードバックの役割を果た す。アンドロゲンはACTHの調節 のもとで分泌され、二次性徴の(オスびメスの)、及びオスの生殖器官の発達を 開始させ、一生の精子形成の維持を司る。 副腎の状態疾病及び疾患には、クロム親性の細胞の腫瘍(これは内分泌の腫瘍 形成症候群の1つ)と、シップル症候群(これは、単独で見いだされるか、髄質 の甲状腺癌腫及び副甲状腺アデノマーと共に見いだされる)と、副腎性多毛症と 、クッシング症候群と、コン症候群と、アジソン病(これは、一次アドレノコル チコ不全症である)と、二次アドレノコルチコ不全症と、副腎アデノマー(これ は良性副腎嚢種と、非機能性副腎癌腫と、副腎の結核とを含む)とが含まれる。 副腎と、その疾病は、とりわけ、以下の著書に、すなわち、Guyton A C(1991)Textbook of Medical Physiolog y,WB Saunders Co,Philadelphia PAと、Is selbacher.KJ et al(1994)Harrison's P rinciples of Internal Medicine,McGra w−Hill New York NY」と、「The Merck Manu al of Diagnosis and Therapy(1992)Mer ck Research Laboratories,Rahway NJ」と 、「Goodman AG et al.(1993)The Pharmac ological Basis of Therapeutics,McGra w−Hill,New York NY.とに、説明されている。発明の開示 本発明は、ヒト副腎及びヒト臍静脈内皮細胞(HUVEC)から単離された新 規なシステインブロテアーゼ(NCP)、及びそのタンパク質及びその核酸配列 の診断、研究、免疫病特に自己免疫性で対抗性の疾病 の予防及び治療における使用に関する。 本発明は、新規なヒトシステインブロテアーゼを一義的にコードするヌクレオ チド配列(配列番号:1)を提供する。このシステインブロテアーゼ(ncp) は、初めに部分的ヌクレオチド配列、インサイト社クローンNo.100877 として、副腎ライブラリのcDNAの中からコンピュータによる局部的配列アラ イメントの検索を行うことによって同定された。この分子をシステインブロテア ーゼとして特徴づける適切なアミノ酸残基はQ48、C52、及びH150である。部 分的ヌクレオチド配列も、ヒト臍静脈内皮細胞cDNAライブラリーに由来する インサイト社クローンNo.66931(配列番号:4)において同定された。 インサイト社クローンNo.100877及び66931を延長して完全長配列 を得るために、改良されたXL−PCRプロシージャ、特別に設計されたオリゴ ヌクレオチド、及び副腎ライブラリーやHUVECライブラリーが使用された。 ここに開示された部分的ヌクレオチド配列(配列番号:3及び5〜24)は、あ る特徴を共有しているいくつかの他のライブラリーにおいて同定された。このよ うな特徴には、不死の株細胞又は組織(リンパ種及び白血病株細胞)、炎症性で ある株細胞又は組織(アデノイド及びリウマチ様滑膜ライブラリー)、単球やマ クロファージのような細胞の生成物や付着物を通しての全身性クリーンアップ又 は防衛に関与する株細胞又は組織(骨髄、腎、肺、胎盤、又は小腸ライブラリ) が含められる。第1図に示すヌクレオチド配列及びアミノ酸配列は、新規なヒト システインブロテアーゼである。 ここに開示された新規なシステインブロテアーゼのアミノ酸配列の局部的な配 列アライメントの追加のコンピュータ検索により、最も近縁関係にある分子、即 ち概ね50%のアミノ酸配列の類似性を有するものは、日本住血吸虫から得られ たヘモグロビナーゼである(GenBank Accession X70967;Merckelbach A et al (1994)Trop Med Parasitol 45:193 198) 。本出願のシステインブロテアーゼは、日本住血吸虫に由来するヘモグロビナー ゼと50%のアミノ酸配列の類似性を示す。 触媒領域の保存的なシステインブロテアーゼ残基即ちQ48、C52、及びH150 や、近緑関係にある分子、即ちヘモグロビナーゼに対する類似性や、不死の、炎 症性の又は全身性クリーンアップや全身性防衛に関与する細胞及び組織における 新規なシステインブロテアーゼの存在に基づいて、この新規なシステインブロテ アーゼは、全身性クリーンアップ(clean up)及び防衛、及びタンパク質分解に 関係し、従って自己免疫に関する、退行性の疾病の診断、研究、予防及び治療に おいて役立つものである。 更に、本発明の様相は、遺伝子ヌクレオチド配列の発現を消滅若しくは減少さ せるのに便利なncpのアンチセンス分子を含む。 本発明は、更に、部分的に、ポリヌクレオチド配列、及び発現ベクターコーデ ィングNCPと、宿主細胞からのNCPの産生及び回収の方法に関する。 本明細書に開示されたncp核酸配列は、細胞及び組織内のncpnRNAの 検出及びレベルの定量のための診断アッセイで用いられる。 例えば、ncp核酸配列は、免疫疾患に関連する遺伝子発現の異常を診断するた めに、生検流体若しくは組織のPCR若しくはハイブダイゼーションアッセイで 用いられる。本発明は、更に、NCP、NCPを有する核酸配列コーディングN CP、及び、NCP若しくは核酸配列コーディングNCPに対して特異的な抗体 、を検出のための診断キットにも関連する。その様な診断キットは、任意の状態 、疾患、若しくはNCPの異所性の発現に関連する疾病の状態を検出するために 用いることができ、 更に、限定を意図するものではないが、貧血、動脈硬化症、喘息、気管支炎、癌 、肺気腫、歯肉炎、炎症性腸疾患、インシュリン依存性糖尿病、白血病、骨関節 症、骨粗鬆症、肺繊維症、慢性関節リウマチ、敗血症、及び全身性エリテマトー デスなどの診断に用いられる。ncpヌクレオチド配列若しくは精製されたNC Pタンパク質に対して産生された抗体に基づくヌクレオチドプローブを用いた生 物学的サンプルをテストするための方法が提供される。 抗体は、診断の目的と同様に、治療のためにも用いられ、例えば、慢性関節リ ウマチなどの免疫疾患に関連するNCPの活性を中性化するために用いられても 良い。本発明は、また、NCPの異常発現に関連する疾病状態の治療において、 治療の目的で用いられるNCPの活性を変更することのできるタンパク質、ペプ チド、及び有機分子に部分的に関連している。本発明は、また、NCPを備えた ncpの異所性の発現、核酸配列コーディングNCP、抗NCP抗体、抗NCP 若しくはその他のタンパク質、NCPの発現を変更することのできるペプチド又 は有機分子に関連する疾病状態の治療のための薬剤組成物に関する。図面の簡単な説明 第1図は、ncpのコード領域を包むcDNA配列の配列を表している。この 図の例示された配列及び以下の図面に例示された配列は、マルチシーケンスプロ グラムDNASTAR(商標)ソフトウェア(DNASTAR Inc,Mad ison WI)を用いて生成された。 第2A図、第2B図、第2C図、及び第2D図は、NCPの核酸及びアミノ酸 配列を表している。 第3A図及び第3B図は、Schistosoma japonicum(G enBnak Accession X70967)からのNCPとヘモグロビ ナーゼとの間の核酸配列を表している。 第4図は、予測されたアミノ酸配列及び組み合わせに基づく、NCPa領域( A)、b領域(B)、ターン領域(T)、コイル領域(C)、親水性プロット( H)、a両親媒性領域(AA)、b両親媒性領域(BA)、抗原性インデックス( AI)、及び表面可能性プロット(S)のDNASTARによる分析を表してい る。 発明の実施の形態定義 本発明は、副腎、ヒト臍静脈内皮細胞、リンパ腫及び白血病株細胞、アデノイ ド、リウマチ様骨膜、骨髄、腎、肺、胎盤、及び小腸において発現する新規なシ ステインブロテアーゼに関する。本明細書において、この新規なシステインブロ テアーゼの小文字の略称(ncp)は、遺伝子、cDNA、RNA、又は核酸配 列を指し、大文字のもの(NCP)は、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、 オリゴペプチド、又はアミノ酸配列を意味する。 本明細書においてNCPは、ウシ、ヒツジ、ブタ、ウマ、マウス、好ましくは ヒトを含む任意の種に由来するNCPを意味する。NCPは自然発生のものか又 は変異体形態のものであって、天然の、半合成の、合成の、又は組換え体のソー スに由来するNCPである。好適なNCPは、第1図に示すNCPアミノ酸配列 に対して少なくとも80%のアミノ酸配列の類似性を有するものであり、より好 ましい変異体は90%のアミノ酸配列の類似性を有するものであり、最も好まし いのは95%のアミノ酸配列の類似性を有する変異体である。 「オリゴヌクレオチド」又は「オリゴマー」は、PCRにおいて使用されるの に十分な数の塩基数を有するヌクレオチド残基のストレッチである。これらの短 い配列は、ゲノム配列又はcDNA配列に基づくもの、 若しくはそれから設計されたものであり、特定の細胞又は組織における同一の、 類似した、又は相補的なDNA又はRNAを増幅したり、その存在を確認したり するのに用いられる。オリゴヌクレオチド又はオリゴマーは少なくとも約10ヌ クレオチドから最大約50ヌクレオチド、好ましくは約15〜30ヌクレオチド のDNA配列の一部分を含む。これらの配列は化学的に合成され、プローブとし て用いられる。 「プローブ」は、様々な長さ、好ましくは少なくとも10から最大約6,00 0ヌクレオチドの核酸配列である。このプローブは同一の、類似した、又は相補 的な核酸配列の検出に用いられる。長いプローブは、通常天然の又は組換え体の ソースから得られ、オリゴヌクレオチドと比較して高度に特異的でありハイブリ ッド形成に時間がかかる。これらのプローブは1鎖又は2鎖のものであり、PC R法や膜ベースのハイブリダイゼイション又はELISA様技術において高度な 特異性を発揮するように注意深く設計される。 「リポーター」分子は、核酸又はアミノ酸配列に標識するために用いられる化 学的な成分である。このリポーター分子には、放射性核種、酵素、蛍光性の薬剤 、化学発行性の薬剤、又は色素生産性の薬剤が含まれるが、これらに限定される ものではない。特定の核酸配列又はアミノ酸配列に関係するリポーター分子によ り、その存在が証明され、定量が可能となる。 ポリヌクレオチド又は核酸の「部分」又は「フラグメント」は、プローブとし て使用されうる約6kb、好ましくは約1kbより小さいヌクレオチドを有する ヌクレオチド配列の全て又は任意の一部分である。このようなプローブは、ニッ クトランスレーション法、クレノウフィルイン反応、PCR法又は従来より周知 の他の方法により標識され得る。反応条件を最適化し、偽の陽性を取り除くため の予備試験の後、核酸プロ ーブをサザンハイブリダイゼーション、ノーザンハイブリダイゼーション又はi n situハイブリダイゼーションにおいて用いて、このタンパク質をコード するDNA又はRNAが生物学的サンプル、細胞タイプ、組織、器官又は生物に おいて存在するか否かが決定される。 「組換えヌクレオチド変異体」は、タンパク質をコードするポリヌクレオチド である。この組換えヌクレオチド変異体は、遺伝暗号の「重複性」を利用するこ とによって合成されうる。様々なコドン置換、例えば特異的制限部位又はコドン 使用特異的突然変異を作り出すサイレント変化のようなコドン置換が導入されて 、プラスミド又はウイルスベクターへのクローニング又は特定の真核細胞又は原 核細胞の宿主系における発現が最適化される。 「リンカー」は、選択された遺伝物質を様々なベクターと結合してクローニン グするのを容易にする内部制限エンドヌクレアーゼ部位を作る合成パリンドロー ム核酸配列である。「ポリリンカー」は、多数の制限酵素部位を含むように工学 的処理をなされており、例えばBamHI、EcoRI、PstI、KpnI、 及びHindIIIの様な5末端又は3末端にオーバーハングを残すような酵素 、又はEcoRV,SnaBI、及びStuIのような平滑末端を作る酵素の双 方を使用できるようにする。 「制御エレメント」又は「調節配列」は、複製、転写、及び翻訳を実行するた めに細胞のタンパク質と相互作用するエンハンサ、プロモータ、イントロン及び 3’非翻訳領域のような遺伝子又はDNAの非翻訳領域である。これらの配列は 、境界配列として生成するか、若しくは遺伝子を分割することもありうる。これ らの配列の分子レベルでの調節遺伝子と共に発揮する機能は、発生、成長、分化 、及びエイジングプロセスにおいて非常に重要である。 「キメラ」分子は、本発明のヌクレオチド配列(又はそれらの部分)の1又は 2以上と、追加の核酸配列とを結合することによって生成される。このような結 合された配列は、適当なベクターに導入されて、節減され、以下の特性の内の1 又は2以上の点で天然の分子とは異なるのが予想されるヒメラポリペプチドを生 成する。上述の特性とは、細胞位置、分布、リガンド結合親和性、鎖間親和性、 分解/ターンオーバー速度、シグナル伝達等の特性である。 「アクティブ」なる用語は、自然発生ペプチドの生物学的活性か免疫学的活性 のいずれか又は両方を呈するアミノ酸配列の形態、フラグメント、又は領域を意 味する。 「自然発生NCP」とは、生物工学的処理をなされていない細胞、又は天然に 産生されるものと同一の配列を産生するような生物工学的処理をなされた細胞に より産生されるポリペプチドを意味する。翻訳後修飾によって生ずる様々なポリ ペプチドが具体的に予測されている。このようなポリペプチドの修飾は、アセチ ル化、カルボキシル化、グリコシル化、リン酸化、脂質化、アシル化などがある が、これらに限定されない。 「誘導体」は、ユビキチン化、ラベリング(上述を参照)、ペジレイション( ポリエチレングリコールによる誘導体化)、及び通常1つのタンパク質において は発生し得ないオルニチンのようなアミノ酸の化学的な挿入及び置換のような技 術により、化学的に修飾されたポリペプチドを意味する。 「組換えポリペプチド変異体」なる用語は、組み換えDNA技術を用いて生成 されるアミノ酸の挿入、除去、及び/又は置換により自然発生NCPとは異なる ものとなった任意のポリペプチドを意味する。興味の対象となる特性を損なわず に置換、付加、或いは除去とれうるアミノ酸残基を決定するためには、NCPの 配列と関連のポリペプチドとの配列 とを比較し、高度に保存的な領域でのアミノ酸配列の変化の数を最小にすればよ い。 アミノ酸「置換」は、1個のアミノ酸が他の1個のアミノ酸で鍛えられること として定義される。これらの置換部分は、置換アミノ酸が類似した構造及び/又 は化学的特性を有しているとき本来保存的である。保存的な置換の例には、ロイ シンからイソロイシン又はバリンへの置換、アスピレートからグルタメートへの 置換、スレオニンからセリンへの置換がある。 アミノ酸「挿入」又は「欠失」は、アミノ酸配列を変化させたり、アミノ酸配 列内での変化を生じさせる。このような挿入及び欠失は約1〜5アミノ酸の範囲 内で生ずるのが一般的である。特定のアミノ酸配列において生じうる変位は、合 成によりペプチドを出すことにより、又は組換えDNA技術を用いてncp配列 における分子に挿入、削除、又は置換を体系的に生じさせることによって実験的 に決定されうる。 「シグナル配列又はリーダー配列」は、ポリペプチドを細胞膜を通して移動さ せることが必要な場合に使用されうる短いアミノ酸配列である。このような配列 は、本発明のポリペプチドのなかに初めから存在するか、組換えDNA技術によ り1種のソースから供給される。 「オリゴペプチド」は、アミノ酸残基の短いストレッチであり、オリゴヌクレ オチドから発現されうる。オリゴペプチドはポリペプチドの「フラグメント」、 「部分」、又は「セグメント」と同程度の長さであるか或いはかなり短いもので ありえ機能的に等価である。このような配列は、少なくとも約5アミノ酸残基の ストレッチ、多くの場合約17以上のアミノ酸から成るアミノ酸残基のストレッ チ、典型的には少なくとも約9〜13アミノ酸から成るアミノ酸残基のストレッ チを含み、生物学的或いは免疫学的達成を示すに十分な長さを有するものである 。 「インヒビタ」は、化学的又は生理学的反応を遅らせたり除外する物質である 。一般的なインヒビタには、アンチセンス分子、抗体、アンタゴニスト、及びそ れらの誘導体があるが、これらに限定されない。 「標準」とは、定量的又は定性的な測定において比較のために使用される。好 ましくは、この標準は、統計的に適切な数のサンプルに基づいており、診断的ア ッセイを実行したり、臨床的な治験を行ったり、患者の治療プロフィールをなぞ るときに比較の基準として使用するために生成される。 本明細書において「動物」とは、ヒト、家畜(ネコイヌ等)、農業用の動物( ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ニワトリ、サカナ等)又は実験動物(カエル、マウ ス、ラット、ウサギ、サル等)を含むものとして定義されうる。 「状態」には、ncp活性が関係する癌腫、障害、又は疾病を含む。このよう な状態には、貧血、動脈硬化症、喘息、気管支炎、肺気腫、歯肉炎、炎症性腸疾 患、インシュリン依存性糖尿病、白血病、多発性内分泌腫瘍症骨関節炎、骨粗鬆 症、肺繊維症、慢性関節リウマチ、敗血症、及び全身性エリテマトーデスがある が、これらに限定されない。 これらの技術用語及び科学用語のリストはその全てを包含し得ないことから、 定義されていない用語は本発明の当業者に一般的に理解されるもの同じ意味を有 するものとして用いられている。更に、前後関係で明らかにされていない限り、 aやanやtheのような冠詞は複数の指示物を含むことがある。例えば「制限 酵素」又は「高忠実度の酵素」との記述は、基準を満たすような酵素の混合物や 他の酵素も含みうる。又は方法なる用語も、当業者に周知の、又は当業者が本明 細書を読んで理解されるようなDNA配列を得るための1又は2以上の方法を指 すものとする。 本発明を作りだし、及び利用するための方法や本発明の配列、変異体、製剤に ついて説明する前に、本発明はここに開示する特定の配列、変異体、製剤、又は 方法に限定されないということを理解されたい。これらの配列、変異体、製剤、 及び方法論は、様々なものがありえ、ここで使用する用語法は特定の実施例を記 述するためのものである。この用語法及び定義は、本発明の範囲を限定しようと するものではない。本発明の範囲は最終的にはクレームによって定義される。発明の説明 本発明は、ヒトの細胞又は組織において発現される新規なシステインブロテア ーゼホモログをコードする精製ポリヌクレオチドを提供するものである。この新 規なシステインブロテアーゼ(ncp;Incyte Clone 10087 7)は、初めに副腎cDNAライブラリーが得られたcDNAにおいて同定され た。この分子がシステインブロテアーゼとして特徴づけられるようにするアミノ 酸残基は、Q48、C52、及びH150である。この新規なシステインブロテアーゼ においてQ残基とC残基とを分割するヌクレオチドの数は、パパインのような他 のシステインブロテアーゼにおいて見いだされるものよりも少ない。 更に、この新規なシステインブロテアーゼはヒトの臍静脈内皮細胞(HUVE C)において発現される。完全長ncp配列は、副腎及びHUVECcDNAラ イブラリーの双方からのクローンをシークエンシングすることにより得られた。 このシステインブロテアーゼと最も近縁な分子は、血液吸虫である日本住血吸虫 (GenBank Accession X70967)からクローニングされ たヘモグロビナーゼである(Merckelbach A et al(199 4)Trop Med Parasitol 45:193 198)。本出願 のncpは、ヘモグロビナーゼが活性であることが多い脾臓や肝臓のライブラ リーのいずれかからは見いだされなかったがヒトヘモグロビナーゼであると言っ ても差し支えない。しかし、このncpは全身性クリーンアップ又は防衛が活性 化されるヘモグロビナーゼ又はNCPが損傷を受けた又は死にかけた赤血球細胞 内容物をクリーンアップするべく科学分解作用を発揮することが期待されうる様 な多数の組織において見いだされた。 ncp分子のある部分に対する転写物は、他のインサイト社のcDNAライブ ラリーにおいて見いだされた。異なるインサイト社のクローンからのcDNAの 32個のセグメントは第1図において重ねられた形で示されている。U937細 胞、THP−1細胞、リウマチ様骨膜、骨髄、腎臓、肺、炎症性アデノイド、胎 盤、小腸ライブラリーからのcDNAを含むこれらの23個のインサイト社製ク ローンは、配列表に示されている。実際、ncpは、通常の組織がその機能を発 揮し、分子の役割タンパク分解活性が全身性のクリーンアップ及び防衛に関連し ているように見えるようなライブラリーにおいてかなり共通に見られる。 ncpの様な精製ヌクレオチド配列は、分子生物学の専門家には周知の技術に おいて様々な用途を有する。このような技術には、PCRプローブ又はハイブリ ダイゼイションプローブとしての利用、染色体及び遺伝子マッピングのための使 用、センス又はアンチセンス核酸の酸性における利用、新たな治療的分子のスク リーニングにおける利用等がある。これらの例は良く知られたものであり用途を これに限定するものではない。更にここに開示する核酸配列は、まだ開発されて いない技術であっても、その新規な技術が現在知られているヌクレオチド配列の 性質、例えばトリプレット遺伝暗号及び特異的塩基対のような性質(これに限定 されない)に依存するものである限り分子生物学的技術において使用されうるも のである。 遺伝暗号の同義性の結果、多種多様なNCPをコードするヌクレオチ ド配列が生成されるが、そのうちのいくつかは既知の及び自然発生のシステイン ブロテアーゼ配列内在性配列と最小限の相同性しか有していない。本発明は、可 能なコドン選択に基づいた組み合わせを選択することにより作り出されるヌクレ オチド配列の全ての可能なバリエーションのそれぞれを具体的に意図したもので ある。これらの組み合わせは、自然発生NCPのヌクレオチド配列に適応される ような標準的なトリプレット遺伝暗号に基づいて作り出され、このようなバリエ ーションは全て本発明において具体的に開示されたものと考えられたい。 ncpヌクレオチド配列及びその誘導体又は変異体は、好ましくは最適条件の もとで自然発生NCPのヌクレオチド配列を同定することが可能であるが、実質 的に異なるコドン使用を有するNCPをコードするヌクレオチド配列を酸性する ことは有益であり得る。コドン選択では、特定のコドンの使用頻度に基づいて特 定の原核細胞の又は真核細胞の発現宿主におけるペプチドの発現の速度を高める ような選択にすることもできる。NCPをコードするヌクレオチド配列を、この コードされたアミノ酸配列を変えることなく実質的に変える他の理由は、より望 ましい特性、例えば自然発生配列から作り出される転写物より長い半減期を有す るRNA転写物を作り出すためである。 NCPをコードするヌクレオチド配列を、完全に確立された組換えDNA技術 (Sambrook J et al(1989)Molecular Clo ning:A Laboratoty Manual ,Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbo r NY;or Ausubel FM et al(1989)Curren t Protocols in Molecular Biology ,Joh n Wiley & Sons,New York City)によって様々な 他のヌクレ オチド配列と結合することもできる。ncpに結合するのに役立つヌクレオチド 配列には、例えば従来より周知のプラスミド、コスミド、ラムダファージ誘導体 、ファージミド等のような各種クローニングベクタが含まれる。興味の対象とな るベクタには、発現ベクタ、複製ベクタ、プローブ生成ベクタ、及びシークエン シングベクタ等が含まれる。一般に興味の対象となるベクタは、少なくとも1つ の生物において複製機転機能を発揮する便利な制限エンドヌクレアーゼ見知部位 群、及び1又は2以上の宿主細胞系に対する選択可能なマーカーを含みうる。 米国特許第4,683,195号、第4,800,195号、及び第4,96 5,188号明細書に記載されているようなPCR法の実施において、ncpヌ クレオチド配列に基づくオリゴヌクレオチドの別の使用方法がある。このような オリゴマーは、通常化学的に合成されたものであるか、組換えにより得られたも のであるか、若しくは両者の混合であり得る。オリゴマーは通常2つのヌクレオ チド配列を含んでおり、1つはセンス方向(5'→3')で、もう一方はアンチセ ンス(3'→5')のもので、特定の遺伝子の同定又は診断のための快適かされた 条件のもとで用いられる。同じ2つのオリゴマー、即ち入れ子になったオリゴマ ーの組、又はオリゴマーの縮重プール(degenerate pool)が、近縁関係にある DNA又はRNAの配列の同定や定量のためのより厳格性の低い条件のもとで用 いられ得る。 完全長遺伝子は、部分的なヌクレオチド配列及び様々な周知の方法を用いてク ローニングされる。Gobinda et al(1993;PCR Meth ods Applic 2:318−22)は、既知の配座に隣接する未知の配 列を検索するために汎用プライマーを用いる直接的な方法として「制限サイトP CR法」を開示している。初めに、ゲノムのDNAをリンカーに対するプライマ ー及び既知の領域に対して 特異的なプライマーの存在のもとで増幅する。増幅された配列は、同じリンカー プライマーと初めのものの内部にある他の特異的プライマーと共に第2回目のP CRを受ける。各PCR処理の生成物は、適当なRNAポリメラーゼを用いて転 写され、逆転写構想を用いて配列決定される。Gobinda et alは、 遺伝子の3'非コード領域における20個のヌクレオチドからなる保存的ステレ ッチを同定した、IX因子に対するデータを提供している。 逆PCRは、既知の領域に関するプライマーからスタートする未知の配列をう まく獲得したことを報告する第1の方法である(Triglia T et a l(1988)Nucleic Acids Res 16:8186)。この 方法では、いくつかの制限酵素を用いて、遺伝子の既知の領域にある適当なフラ グメントを生成する。次いでこのフラグメントは、分子内連結により環状にされ 、PCR用の鋳型として用いられる。多岐したプライマーは、既知の領域から設 計される。PCRを行う前に制限酵素による消化とライゲーションが多数回必要 であることから、この手順には時間がかかりコストもかさむことになる(Gob inda et al上述)。 キャプチャPCR法(Lagerstrom M et al(1991)P CR Methods Applic 1:111−19)は、ヒト及びYAC のDNAにおける既知の配列に隣接するDNAフラグメントのPCR増幅のため の方法である。Gobinda et al(上述)が言及しているように、キ ャプチャPCR法もPCR処理の前にDNA分子の未知の部分に光学的処理を成 された二者の配列を挿入するために多数回の制限酵素による消化とライゲーショ ンを必要とする。制限及びライゲーション反応は同時に実行させるが、延長のた めに必要なこと、移動及び2回のPCR処理、及びシークエンシング前の精製に よってこの手順は厄介なものとなり時間のかかるものとなっている。 Parker JD et al(1991;Nucleic Acids Res 19:3055−60)による歩行PCR法は、未知の配列の検索を可 能にする標的とされた遺伝子の歩行のための方法である。PromoterFi nder(商標)というClonrech社(Palo Alto CA)社製 の新しいキットは、PCR及びp53に由来するプライマーを用いてゲノムのD NAにおいて歩行を起こさせる。入れ子状態のプライマー及び特殊なPromo terFinderライブラリーは、プロモータや調節エレメントのような上流 の配列を検出するのに用いられる。このプロセスによりライブラリーをスクリー ニングする必要がなくなり、イントロン/エキソンの接合部を見つけるのに役だ つ。 別の新規なPCR法はGuegler et alによる1995年6月7日 出願の米国特許出願第08/487,112号の"Improved Meth od for Obtaining Full Length cDNA Se quences "なる名称の方法であり、この方法ではXL−PCR(商標)( Perkin−Elmer,Foster City CA)を用いて部分的な ヌクレオチド配列を増幅しDNAのより長い断片に延長する。この方法が開発さ れたことにより一人の研究者が一度に多数の遺伝子(最大20以上)を処理し、 6〜10日以内に延長された(場合によっては完全長)配列を得ることができる ようになった。この新たな方法は、プラスミドライブラリーをスクリーニングす るために標識されたプローブを使用し、一人の研究者が14〜40日かけて約3 〜5個の遺伝子しか処理できない従来の方法に取って代わるものである。 約2日間かけて行われうる第1ステップでは、複数のプライマーの内 の任意の2つが既知の部分的配列に基づいて設計され合成される。約6〜8時間 かけて行われる第2ステップでは、この配列が転宅されたライブラリーのPCR 増幅により延長される。約1日かけて行われる第3ステップ及び第4ステップで は、増幅されたcDNAの精製、及び適切なベクタへのライゲーションが行われ る。約1日かけて行われる第5ステップでは、宿主の細菌の性質転換及び増殖が 行われる。約5時間かけて行われる第6ステップでは、PCR法を用いてバクテ リアのクローンにおける延長された配列をスクリーニングする。約1日かけて行 われる最終ステップでは、選択されたクローンの調製及び配列決定が行われる。 完全長cDNAが得られなかった場合には、もとのライブラリー又はいくつか の他の好適なライブラリーのいずれかを用いて手順の全体が繰り返される。好適 なライブラリーは大きなcDNAのみを含むようにサイズ選択されたものである か、例えばGibco/BRL(Gaitherburg MD)から市販され ている肺、肝臓、心臓、及び脳のライブラリーのような市販のライブラリー単体 であるか又はそれらを結合したものであり得る。このcDNAライブラリーはオ リゴd(T)を用いて調製されるか、ランダムに初回刺激をうける。ランダムに 初回刺激を受けたライブラリーは、それが遺伝子の5'末端を含む配列をより多 く含んでいるという点で好適である。ランダムに初回刺激を受けたライブラリー は、オリゴd(T)ライブラリーが完全な遺伝子を作り出させない場合に特に役 立つものであり得る。タンパク質がより大きくより複雑になると1つのプラスミ ドにおいて見いだされる完全な遺伝子が少なくなるということに注意しなければ ならない。 PCR法の生成物のヌクレオチド配列かサイズのいずれかを分析するための新 たな方法はキャピラリー電気誘導法である。即配列決定のためのシステムはPe rkin Elmer(Foster City C A)、Beckman Instruments (Fullerton CA )及び他の会社から市販されている。キャピラリー配列決定では、電気誘導分離 のための流動性ポリマ、レーザーで活性化される4つの異なる蛍光性染料(それ ぞれが各ヌクレオチドに対応)、及びCCDカメラによる放射された波長の検出 を利用している。出力即ち光強度は、適当なソフトウェア(例えばPerkin Elmer社製のGenotyper(商標)及びSequence Nav igator(商標))を用いて電気信号に変換され、資料の負荷からコンピュ ータ分析及び電子的データの表示などの全プロセスはコンピュータで制御される 。キャピラリー電気誘導法により分解能が高められ、標準的なゲルベースの方法 に比べて何倍もの速度で分析が行えるようになった。この方法は特定のサンプル 内に限られた量しか存在し得ない小さなDNAの断片の配列決定に特に適してい る。再現可能な配列決定としてM13ファージDNAの最大350塩基対を30 分で配列決定したことが報告されている(Ruis−Martinez MC et al(1993)Anal Chem 65:2851−8)。 本発明の別の側面は、NCPをコードする自然発生ヌクレオチド配列とハイブ リッド形成可能なncpハイブリダイゼイションプローブを提供する。ハイブリ ダイゼイション条件の厳格性がそのプローブがncpの天然のヌクレオチド配列 のみを同定するか、他の近縁関係にあるシステインブロテアーゼ分子の配列も同 定するかを決定する。本発明の縮重ncpヌクレオチド配列が近縁なシステイン ブロテアーゼをコードする配列の検出に使用される場合には、その配列はここに 開示する配列のヌクレオチドを少なくとも50%含んでいるのが好適である。本 発明のハイブリダイゼイションプローブは、配列番号:1のヌクレオチド配列に 由来するか、又はプロモータ、エンハンサ及びイントロンのような非翻 訳領域を含む周りのゲノムの配列に由来するものであり得る。このようなハイブ リダイゼイションプローブは適当なレポーター分子で標識されうる。 システインプロティアーゼに特異的なハイブリダイゼーションプローブを生成 するための手段には、オリゴラベリング、ニックトランスレーション法、エンド ラベリング、または標識されたヌクレオチドを用いるPCR増幅がある。これと は別に、mRNAプローブを生成するためにcDNA配列をクローニングしてベ クターに挿入してもよい。このようなベクターは周知のもので、市販されており 、T7、T3、またはSP6のような適当なRNAポリメラーゼと標識されたヌ クレオチドを添加することによりin vitroでRNAプローブを合成する ために使用され得る。多くの会社(例えばPharmacia Biotech ,Piscataway NJ;Promega, Madison WI; US Biochemical Corp, Cleveland,OH;等) がこれらのプロシージャのための市販のキット及びプロトコルを提供している。 DNA配列またはその部分を完全に化学合成により作り出すことも可能である 。この配列を作り出すための情報源は、近縁な生物に由来する既知の異種配列か ら得られることもある。合成の後、不拡散配列は単体で用いることも既存の配列 と結合させて用いることもでき、多くの市販のDNAベクターの1つに挿入し、 その宿主細胞に既知の技術を用いて導入することもできる。更に、化学合成のよ りこのヌクレオチド配列の特定の突然変異を誘導することもできる。これとは別 に、突然変異が必要な配列の部分を合成し既存のゲノムの配列や組換え配列の一 部分で組換えることもできる。 ncpヌクレオチド配列を診断テストやncp発現の異常レベルが関 係する障害や疾病の形質のためのアッセイに個別に用いることもできる。このヌ クレオチド配列はハイブリッド形成条件のもとで患者から得られたサンプル(体 液、細胞または組織)に加えられる。インキュベーション時間の後、このサンプ ルは所望に応じて特定のヌクレオチドに結合するレポータ分子を含む適合性の液 体で洗浄される。この適合性の液体を洗い流した後、レポータ分子が定量されこ の体液、細胞または組織に対する標準値と比較される。ncp発現が標準値と著 しく異なっている場合には、このアッセイにより障害または疾病の存在が示され たことになる。このような定性的なまたは定量的な方法の形態にはノーザン分析 、ドットブロット、または他の膜ベースの技術、ディップスティック(dip stic k)、ピンまたはチップ技術、PCR、ELISAまたは他の多数のサンプルを 用いる技術を含み得る。 サンプルとこのヌクレオチド配列とを結合する同じアッセイは、特定の治療法 の効率を評価するのにも用いることができる。これは動物の研究や臨床試験また は個人の患者の治療のモニタにおいても使用することができる。初めに、比較の 基準となる標準的な発現レベルを確認しなければならない。第二に、障害または 疾病を煩う動物または患者から得られたサンプルにヌクレオチド配列が結合され て、標準的または通常のプロヒィールからのずれが評価される。第三に、既存の 病薬が投与され、治療プロファイルが作成される。アッセイを評価して、治療プ ロファイルが標準的パターンに向かっているか否かを判定することができる。上 手くいった治療プロファイルは数日間または数ヶ月間の期間に亘る治療の効果を 示すために用いることができる。 ncpに対するヌクレオチド配列を用いて、天然のゲノム配列のマッピングの ためのプローブを作り出すこともできる。この配列は周知の技術を用いて特異の 染色体、或いは染色体の特定の領域にマッピングされ 得る。このような技術には染色体スプレッドに対するin situハイブリダ イゼーション(Verma et al(1988)Human Chromo somes; A Manual of Basic Techniques , Pergamon Press, New York City)、フローソ ートされた染色体調製物、または酵母菌人工染色体(YAC)、バクテリア人工 染色体(BAC)、バクテリアP1構成物、または単体の染色体cDNAライブ ラリーのような人工染色体合成物を用いるものが含まれる。 染色体調製物のin situハイブリダイゼーション及び確立された染色体 マーカを用いるリンケージ分析のような物理的マッピング技術は、遺伝子地図の 拡張において非常に重要である。遺伝子地図の例は、Science(1994 ;265:1981f)による。別の哺乳類種の染色体上の遺伝子の置換は、特 定のヒト染色体の数またはアームが未知である場合であっても関連するマーカを 知るための手段となる。物理的マッピングにより新たな配列が染色体のアームま たはその一部分に割り当てられ得る。これにより研究者が位置クローニングまた は他の遺伝子発見技術を用いて疾病遺伝子を探すための貴重な情報が得られる。 血管拡張性失調症(AT)のような疾病または症候群が特定のゲノム領域例えば ATについて言えば11q22−23(Gatti et al(1988)N ature 336:577−580)に対する遺伝子の連鎖によって粗く位置 決めされたならば、その領域への配列のマッピングが更に調査を進めるための関 連するまたは衝突の遺伝子を表し得ることになる。本発明のヌクレオチド配列は 、転座、逆位等によって生ずる健常者とキャリアまたは患者との間の遺伝子配置 の違いを検出するのにも用いることができる。 NCPをコードするヌクレオチド配列は、周知の組換えDNA技術を 用いるアミノ酸配列の生成にも用いることができる。Goeddel(1990 ,Gene Expression Technology, Methods and Enzymology , Vol 185, Academic P ress, San Diego CA)は、隔離され精製されたヌクレオチド 配列の発現について述べている文献の中の1つである。このアミノ酸まはたペプ チドは、原核細胞または真核細胞何れかの様々な宿主細胞において発現され得る 。宿主細胞はヌクレオチド配列が生み出されたもとの同じ種から、または異なる 種に由来するものであり得る。組換えDNA技術によりアミノ酸配列またはペプ チドを生み出すことの利点には、簡単な精製のための手順を用いたり精製のため に十分な量のアミノ酸を得ることができる点である。 ncpヌクレオチド配列へ形質転換された細胞は、発現や細胞培地からのペプ チドの回収に適切な条件のもとで培養され得る。組換え体細胞により作り出され たペプチドは、配列が使用されるベクター或いはその両方に応じて分泌されるか 細胞内に含まれた形で存在する。一般に分泌された形態の組換えタンパク質を調 製するのがより便利であり、これはncpと特定の原核細胞または真核細胞の細 胞膜を通して移動させられる組換えヌクレオチド配列を結合することにより決定 される。他の組換え合成物は、ncpとタンパク質の生成を促進させるポリペプ チド溶液をコードするヌクレオチド配列とを結合し得る(Kroll DJ e t al(1993)DNA Cell Biol 12:441−53)。 固相技術を用いる直接的なペプチド合成(Stewart et al(19 69)Solid−Phase Peptide Synthesis, WH Freeman Co,San Francisco CA; Merrif ield J(1963) J Am Ch em Soc 85:2149−2154)は組換えまたはキメラのペプチド生 成の代用となる。自動的な合成は、例えば(Applied Biosyste ms 431A Peptide Synthesizer)を製造者の指示に 従って用いることにより行われ得る。更に、NCPまたはその任意の部分は、直 接的な合成の間に突然変異を起こしたり、化学的な方法により他のシステインプ ロテアーゼ配列またはその部分と結合され得る。 抗体誘発のために用いられるアミノ酸配列またはオリゴペプチドは生物学的達 成がなくてもよいが、免疫原性でなければならない。特定の抗体の誘発に用いら れるNCPは、少なくとも5つのアミノ酸、好ましくは少なくとも10個のアミ ノ酸からなるアミノ酸配列を有し得る。アミノ酸配列の短いストレッチはキーホ ールリンペットヘモシアニンのような他のタンパク質の配列と融合されて、キメ ラペプチドが抗体の誘発に使用される。これとは別の形態で、このペプチドが領 域全体を含むだけの十分な長さを有し得る場合もある。 NCPに対して特異的な抗体は、ペプチドの抗原性のフラグメントを適当な動 物に接種することにより産生され得る。抗体がポリペプチドのエピトープに対し て産生され、天然または組換えのタンパク質の少なくとも一部分に結合する場合 その抗体はNCPに対して特異的である。抗体産生の方法は、動物への注射によ る免疫反応の刺激によるもののみならず、合成抗体の生成や、特異的に結合する 分子を組換え免疫グロブリンライブラリーからスクリーニングする方法(Orl andi R et al(1989)PNAS 86:3833−3837, or Huse WD et al(1989)Science 256:1 275−1281)や、またはリンパ球集団のin vitroへの刺激のよう な類似したプロセスも含まれる。現在の技術(Winter G and Milstein C (1991) Nature 349:2 93−299)では、抗体形成の原理に基づく多数のコードに特異的に結合する 試薬を提供する。これらの技術はNCPに特異的に結合する分子の生成に適合さ れ得る。抗体または特定の免疫原性ペプチドフラグメントまたはオリゴペプチド に対して生成される他の適当な分子をウェスタン分析、固相酵素免疫検定法(E LISA)または通常の、疾病を患う、または治療された細胞または組織におけ る活性なNCPの定量や存在の確認のための類似したテストに利用することがで きる。 以下の実例は、本発明の説明のためのものである。これらの実例は説明のため のものであり、本発明をこの実例に限定しようとするものではない。 産業的応用性 1.副腎cDNAライブラリーの構築 副腎の及びヒト臍静脈内皮細胞のcDNAライブラリーの双方が完全長遺伝子 のクローニングのために用いられたが、説明のため、副腎cDNAライブラリー の構築について以下説明する。 副腎cDNAライブラリーは、10歳から46歳の白人男性及び女性の健常者 の副腎から得られた5個のサンプルから構築された。ポリA+RNAは、Clo ntech Laboratories社(Catalogue#6571−2 ;Palo Alto CA)から得られた。 Stratagene(La Jolla CA)は、このポリA+RNAを 用いてcDNAライブラリーを作った。このcDNA合成は、オリゴD(T)及 びランダム六量体双方を用いて初回刺激を受け、この2つのcDNAライブラリ ーは別々に取り扱われた。合成用アダプタオリゴヌクレオチドをcDNAの末端 にリゲートして、それをUni−ZA P(商標)ベクターシステム(Stratagene)に挿入できるようにした 。 pBluescript(商標)ファージミド(Stratagene)cD NAクローンは、in vino切除プロセスによって得られ、この2つのcD NAライブラリーからのファージミドは、同じ数のバクテリオファージを混合す ることにより1つのライブラリーに結合された。後者のライブラリーはE.co li宿主菌株XL1−Blue(商標)(Stratagene)を形質転換す るのに用いられた。pBluescriptと同時形質転換されたf1ヘルパー ファージの双方から得られた酵素はDNAに切り込みを入れ、新たなDNA合成 を開始させ、より小さい一本差の環状ファージミドDNA分子を生成した。この DNA分子にはcDNAインサートが含まれている。ファージミドDNAは放出 され、精製されて、新しい宿主細胞に再感染するのに用いられた(SOLR(商 標)、Stratagene)。ファージミド上にβラクタマーゼ遺伝子が存在 することにより、アンピシリンを含む媒地上で形質転換されたバクテリアが増殖 可能となった。 2.cDNAクローンの単離 cDNAインサートを含むファージミドDNAはQIAGEN(Chatsw orth CA)製のQIAWELL−8(商標)プラスミド精製システムを用 いて精製されうる。この高スループットの方法により多数の穴を有する形態の3 M(Minneapolis MN)製のEMPORE(商標)膜技術及びQI AGENアニオン交換樹脂粒子を用いて溶解されたバクテリア細胞から高度に精 製されたファージミドDNAが管理される。このDNAはDNA配列決定や他の 分析操作のために溶離され調製された。 3.cDNAクローンの配列決定 副腎ライブラリーのランダムに管理したものから得られたcDNAインサート は、部分的に配列決定された。DNA配列決定の方法は周知のものであり、DN AポリメラーゼIクレノウフラグメントをSEQUENASE(登録商標)(U S Biochemical Corp)やTaqポリメラーゼのような酵素を 用いる。不適のDNA鋳型にアニールされたオリゴヌクレオチドプライマーから DNAを拡張する方法は、一本差の鋳型用のものと二本差の鋳型用のものの双方 が開発されている。鎖終結反応の生成物は、電気誘導を用いて分離され、それに 組み込まれた標識された前駆物質を介して検出された。最近の反応調製、配列決 定及び分析における機械化により、1日に配列決定できるその数を増やすことが 可能となった。好ましくは、このプロセスはApplied Biosyste ms Catalyst 800及び373 DNA sequencersの ような機械を用いて自動的に行われる。 特定のcDNAライブラリーの検出は、cDNAのパイロットスケール分析を 実行し、ベクター、ラムダ又はE.coliDNA、ミトコンドリアDNA又は 反復性DNAを含むクローンのパーセンテージ、及び公的なデータベースの配列 との完全な一致部分相同性を有するクローンのパーセンテージをチェックするこ とにより決定されうる。利用可能なデータベースに一致するものがない独特の配 列の数が記録される。 4.cDNAクローン及びその推定タンパク質配列の相同性検索 このようにして得られた各配列はApplied Biosystemsによ り開発された検索アルゴリズムをINHERIT(商標)670 Sequen ce Analysis Systemに組み込んで用いてGenBank配列 と比較された。このアルゴリズムでは、Pattern Specificat ion Language(TRW Inc,Los Angeles CA) が相同領域の決定のために 用いられた。配列比較をどのように行うかを定める3つのパラメータは、ウィン ドウサイズ、ウィンドウオフセット、及び誤差許容度であった。これら3つのパ ラメータの組み合わせを用いて、調査対象である配列に対して相同性を有する領 域を含む配列をDNAデータベースから検索し、適当な配列に対して初期値と共 にスコアが付けられた。続けて、これらの相同な領域を、ドットマトリクス相同 性プロット法を用いて検定し、偶然の一致と真の相同領域とを区別した。相同性 検索の結果を表示するためにSmith−Warwemanのアライメントが用 いられた。 ペプチド及びタンパク質配列の相同性の確認は、INHERIT(商標)67 0 Sequence Analysis Systemを、DNA配列の相同 性の決定に用いるのと同じ方法で用いて行われた。Pattern Speci fication Language及びパラメータウィンドを用いて、相同性 領域を含むタンパク質配列のデタベースを検索し、相同性領域は初期値と共にス コアを付けられて表示された。ドットマトリクス相同性プロット法により検定を 行い、有意な相同性領域を偶然の一致と区別した。 別の形態としてBLAST(Basic Local Alignment Search Toolを意味する)を用いて、局部的な配列の一致を検索した (Altschul SF(1993)J Mol Evol 36:290− 300 Altschul SF et al(1990)J Mol Bio l 215:403−10)。BLASTは、ヌクレオチド及びアミノ酸配列双 方のアライメントを検出して、配列の類似性を決定する。アライメントが局部的 であることから、BLASTは正確な一致の決定、又はホモログの同定において 特に有用である。BLASTはギャップを含まない一致の検索に役立つ。BLA STアルゴリズム出力の基本的な単位は、High−scoring Segment Pair(HSP)である。 HSPはアライメントが局部的に最大となる部分の長さが等しく、アライメン トスコアがユーザが設定したカットオフスコア又は閾値のスコア以上であるよう な2つの任意の範囲の配列断片から成る。BLAST法では、調査対象のデータ ベース配列との間のHSPsを探し、発見された一致の統計的有意性を評価し、 ユーザが選択した有意性の閾値を越える一致のみを報告する。パラメータEはデ ータベース配列との一致を報告するための統計的優位性の閾値を決定するパラメ ータである。Eは、データベース検索全体の文脈の中で、HSP(又はHSPの 組)の偶然の一致を発生する予定頻度の上限と解釈される。Eを満たすデータベ ース配列は、プログラムの出力で報告される。 本明細書において提示され又はクレームに記載された部分的ncp分子の全て 上述の基準を用いて同定された。この提示された部分的ncp分子には、U93 7(組織球性リンパ種株細胞)ライブラリーから得られたインサイト社クローン No.1098(配列番号:3)、THP−1(白血病性単球株細胞)ライブラ リーから得られたインサイト社クローンNo.75848(配列番号:5)、リ ウマチ様滑膜ライブラリーから得られたインサイト社クローンNo.77015 (配列番号:6)、77424(配列番号:7)、77645(配列番号:8) 、77651(配列番号:9)、及び78547(配列番号:10)、骨髄ライ ブラリーから得られたインサイト社クローンNo.104286(配列番号:1 1)、腎臓ライブラリーから得られたインサイト社クローンNo.115565 (配列番号:12)、肺ライブラリーから得られたインサイト社クローンNo. 125569(配列番号:13)及び125830(配列番号:14)、炎症性 アデノイドライブラリーから得られたインサイト社クローンNo.158868 (配列番号:15)及び162 199(配列番号:16)、骨髄ライブラリーからえられたインサイト社クロー ンNo.172449(配列番号:17)及び174690(配列番号:18) 、胎盤ライブラリーから得られたインサイト社クローンNo.180594(配 列番号:19)及び180935(配列番号:20)、リウマチ様滑膜ライブラ リーから得られたインサイト社クローンNo.190299(配列番号:21) 、腎臓ライブラリーから得られたインサイト社クローンNo.195541(配 列番号:22)及び197617(配列番号:23)、及び小腸ライブラリーか ら得られたインサイト社クローンNo.238970(配列番号:24)がある 。この新規なヒトシステインブロテアーゼに対する完全長核酸配列及びアミノ酸 配列は第2図に示されている。第3図に示すのはncpに対する翻訳されたアミ ノ酸配列と日本住血吸虫から得られた近縁関係にあるシステインブロテアーゼ、 ヘモグロビナーゼとのアライメントである(GenBank Accessio n X70967;Merckelbach A et al(1994)Tr op Med Parasito145:193 198)。前述したように、 第4図に示すのは酵素の様々なパラメータ(例えば親水性)である。 5.cDNAの完全長への延長 ここに開示したインサイト社のクローンを用いてcDNAを完全長まで延長す るためのオリゴヌクレオチドプライマーを設計することができ、又それを実際に 行った。プライマーは既知の配列に基づいて設計されるが、プライマーの一方は 、アンチセンス方向(XLR)の延長を開始するために合成され、プライマーの もう一方はセンス方向(XLF)に配列を延長するために合成される。これらの プライマーにより、この配列を「外向きに」延長し、調査対象の遺伝子に対する 新規で未知なヌクレオチド配列を含む単位複製配列を生成することが可能となる 。プライマ ーは、Oligo4.0(National Biosciences Inc ,Plymouth MN)、又は他の適当なプログラムを用いて行われ、長さ が22〜30ヌクレオチド、GC群50%以上、又は約68〜72℃で目的の配 列にアニールするように設計される。ヘアピン構造を形成したり、プライマー− プライマー二量体化するような任意のヌクレオチドストレッチは取り除かれる。 副腎cDNAライブラリーは、XLR=GGT GAA TGA ACT G GT AGG CAT GG及びXLF=AAT CCC ACT CCA G GA ATT GTG ATCのプライマーと共に用いて、インサイト社クロー ンNo.100877を延長し増幅するために用いられた。第2のプライマーの 組、XLR=ACC CAG ACT CAC AGG CTT CAA TG 及びXLF=GGG GAC TGG TAC AGC GTC AAC TG を、HUVECcDNAライブラリーと共に用いて、インサイト社クローンNo .66931が延長され、システインプロテアーゼ配列の残りの部分が得られた 。 XL−PCR Kit(Perkin Elmer)の指示に従い、酵素と反 応混合物とを徹底的に混合することによって、忠実度の高い増幅が達成される。 各プライマーの40pmol及び推奨された濃度のキットの他の全ての成分を用 いて開始されたPCRは、Peltier Thermal Cycler(P TC200;MJ Research, Watertown MA)を用いて 以下のパラメータで実行される。 ステップ1 94℃で1分間(初期変性) ステップ2 65℃で1分間 ステップ3 68℃で6分間 ステップ4 94℃で15秒間 ステップ5 65℃で1分間 ステップ6 68℃で7分間 ステップ7 ステップ4〜6を更に15回反復 ステップ8 94℃で15秒間 ステップ9 65℃で1分間 ステップ10 68℃で7分15秒間 ステップ11 ステップ8〜10を更に12回反復 ステップ12 72℃で8分間 ステップ13 4℃(この温度を維持) 5〜10μlの反応混合物のアリコットが低濃度(約0.6〜0.8%)アガ ロースミニゲル上での電気泳動により分析され、配列の延長の反応がうまくいっ たか否かが決定される。最も大きい生成物を含むと考えられるバンドが選択され てゲルから切り取られる。更に精製を行うため、例えばQIAQuick(商標 )(QIAGEN Inc)のような市販のゲル延長法が用いられる。DNAを 回収した後、クレノウ酵素を用いて一本鎖、ヌクレオチドの末端の突出をトリム し、再連結及びクローニングが容易な平滑末端を形成した。 エタノール沈殿の後、生成物は13μlの連結バッファに再度溶解され、1μ lのT4−DNAリガーゼ(15単位)及び1μlのT4ポリヌクレオチドキナ ーゼが添加され、この混合物は室温で2〜3時間、または16℃で一晩インキュ ベートされた。(10μlの適当な培養液に入った)コンピテントE.coli 細胞が3μlのライゲーション混合物で形質転換され、80μlのSOC me dium(Sambrook J et al, supra)で培養される。 37℃で1時間のインキュベーションの後、形質転換混合物全ては、2×Car bを含むLuria Bertani(LB)−agar(Sambrook J et al, supra)上にプレートされる。後日、各プレートからい くつかのコロニーをランダムに取り出し、適当な市販の滅菌96穴マイクロタイ タープレートの個々の穴に入れられた150μlの液体LB/2×Carb培養 液内で培養される。翌日、5μlの各一晩培養した培養液は、非滅菌96穴プレ ートに送られ、1:10に水で希釈された後、5μlの各サンプルがPCRアレ イに移される。 PCR増幅のために、4単位のrTth DMAポリメラーゼを含む18μl の濃縮PCR反応混合物(3.3×)、ベクタープライマー、及び延長反応に用 いられる遺伝子特異的プライマーの1または2以上が各穴に添加される。増幅は 以下の条件を用いて行われる。 ステップ1 94℃で60秒間 ステップ2 94℃で20秒間 ステップ3 55℃で30秒間 ステップ4 72℃で90秒間 ステップ5 ステップ2〜4を更に29回反復 ステップ6 72℃で180秒間 ステップ7 4℃(この温度を維持) PCR反応のアリコットは、分子量マーカーと共にアガロースゲル上で泳動さ せられる。PCRの生成物のサイズは、元の部分的cDNAと比較され、適当な クローンが選択されプラスミドにリゲートされて配列決定される。 6.NCP特異的オリゴマーを用いた診断アッセイ ncpの量の変化を伴う特定の状態または病状(上述の定義参照)が疑われる 場合に生物学的サンプルにおいて発現されたmRNAの存在及び量、或いはその いずれかを確認するためのオリゴマーを設計することができる。現在、特定の分 子の発現を定量するために用いられる方法に は幾つかある。これらの方法では、たいてい放射標識された(Melby PC et al 1993 J Immunol Methods 159:23 5−44)またはビオチン標識された(Duplaa C et al 199 3 Anal Biochem 229−36)ヌクレオチド、対照標準の核酸 の同時増幅、実験結果をプロットを補完することにより作成される標準グラフ曲 線が用いられる。目的のオリゴマーが様々な希釈度で存在し、比色反応で定量が 速やかになるようなELISA形式のアッセイを実行することにより定量がスピ ードアップされ得る。例えば、NCP欠乏症は、前炎症性インターロイキン分子 の量の増加、腫脹や不快感の増大をもたらす。同様に、NCPの過剰発現は、ア ポトーシスや腫瘍組織の損傷をもたらす。いずれの場合にも、早期に診断により 、医療の専門家がその状態を治療したり、病状が更に悪化することを予防するこ とが可能となる。同じアッセイを用いて、治療中に患者の病理学的状態が健常な 状態に向かって進行していく経過をモニタすることもできる。 7.センス分子またはアンチセンス分子 この新規なシステインプロテアーゼまたはその調節エレメントの正確なDNA 配列を知ることにより、それを、遺伝子発現の調査や改変のためのセンス技術( Youssoufian H and HF Lodish 1993)Mol Cell Biol 13:98−104)またはアンチセンス技術(Egu chi et al(1991) Annu Rev Biochem 60: 631−652)用のツールとして使用することができる。in vivoまた はin vitro でのncpの発現を抑制するために、Oligo4.0(National Biosciences Inc)を用いて設計されたncpのフラグメントの コーディング配列に基づくオリゴヌクレオチドを使用 することができる。別の形態として、ncpコード配列をInherit An alysis Software(Applied Biosystems)を 用いて特定の切断部位においてncpを切断するように選択された制限酵素を用 いて消化することにより、生成されたncpのフラグメントを用いてncpの発 現を抑制することができる。更に、アンチセンス分子を、上流の非翻訳領域のリ ーダー配列またはncpコード領域に沿った様々な部位に結合するプロモータを 抑制するように設計することもできる。別の形態として、コード配列の5’末端 において約−10〜+10ヌクレオチドにわたる領域に結合するオリゴマーまた はフラグメントを調製することにより、mRNAのポリペプチドへの転写を抑制 するアンチセンス分子を設計することができる。これらの技術は周知の技術であ る。 読み枠の転写を妨害するように構築されたフラグメントを用いることに加えて 、エンハンサー、イントロン、またはトランス作用調節遺伝子に対するアンチセ ンス配列を設計して遺伝子発現の修飾を行うことができる。同様に、「三重螺旋 体(トリプルヘリックス)」塩基対法としても知られるHogeboom塩基対 法を用いて抑制を達成することもできる。三重螺旋体は、二重螺旋体におけるポ リメラーゼ、転写因子、または調節分子の結合のために螺旋が十分に開かれる能 力を損なうものである。 これらのタイプのアンチセンス分子は、発現ベクターに挿入され、好適な細胞 または組織の形質転換のために用いられる。これには、過渡的なまたは短期間の 治療のための滑膜孔への発現ベクターの導入が含まれ得る。アンチセンス配列の 発現は、細胞が抑制分子であふれ、ベクターのコピーの全てが内性のヌクレアー ゼにより機能を失うまで継続する。このような一過性の発現は非複製ベクターを 用いた場合1ヶ月以上持続 し、適当な複製エレメントが形質転換体または発現系において用いられた場合に は3か月以上持続し得る。 アンチセンス分子を含むベクターで、適切に分裂する細胞を安定的に形質転換 することにより、遺伝子組み換え細胞株、組織または生物体を作り出すことがで きる(例えば、Trends in Biotechnol 11:155−2 15(1993) and US Patent No.4,736,866 12 April 1988)。十分なベクターのコピーを同化または複製し、 安定的な組み込みを可能にするこれらの細胞によって、ncpの通常の活性を完 全に失わせる、または損なうに十分なアンチセンス分子を作り出すこともできる 。多くの場合、ncpの機能は、細胞、組織または生物体レベルでの行動、例え ば死亡率、病理学的経路の欠損、生態学的な変化を観察することにより確認する ことができる。 8.NCPの発現 NCPの発現は、そのcDNAを適当な発現ベクターにサブクローニングし、 そのベクターを適当な発現宿主に導入させることにより達成される。この場合、 以前に組織ライブラリの生成のために使用されたクローニングベクターもE.c oliにおけるncp配列を直接発現させる。このベクターは、クローニングサ イトの上流にβガラクトシダーゼのプロモータを有し、それに続けてアミノ末端 Met及び次に続くβガラクトシダーゼの7つの残基を含む配列を含む。これら の8つの残基のすぐ後に、転写に役立つバクテリオファージプロモータ及び多数 の独特な制限サイトを有するリンカーを含む。 標準的方法を用いて、単離され、IPTGのトランスフェクションをなされた 菌株の誘発により、ncpのcDNA内部のβガラクトシダーゼの始めの7つの 残基、リンカーに対応する約5〜15個の残基に対応 する融合タンパク質、及びncpのcDNA内にコードされたペプチドが生成さ れる。cDNAクローンのインサートは必ずランダムプロセスによって生成され ることから、入れられたcDNAが適切な翻訳のための正しい読み枠内に存在す る機会は3つに1つだけである。cDNAが適当な読み枠内にない場合には、そ れは周知の方法で適切な数の塩基の削除若しくは挿入を行うことによって得られ る。このような方法としては、in vitro突然変異誘導、エキソヌクレア ーゼIII若しくは大豆ヌクレアーゼによる消化、若しくはオリゴヌクレオチド リンカー混入などがある。 このcDNAは、特異的宿主におけるタンパク質の発現のために有用であると 知られている他のベクター内にもシャトルされ得る。標的cDNA(25個の塩 基)の両端のストレッチに対してハイブリッド形成するのに十分なDNAのセグ メントとクローニングサイトを含むオリゴヌクレオチドアンプリマーは、標準的 方法によって化学的に合成され得る。次いでこれらのプライマーを用いて、PC Rにより所望の遺伝子セグメントが増幅される。得られた新たな遺伝子セグメン トは、標準状態のもとで適当な制限酵素で消化され、ゲル電気泳動法によって単 離される。これとは別の方法では、類似する遺伝子セグメントを、cDNAを適 当な制限酵素と共に消化し、欠失した遺伝子セグメントを化学的に合成されたオ リゴヌクレオチドで埋めることによって生成する。1又は2以上の遺伝子からの コーディング配列のセグメントを互いに連結してクローニングし、適切なベクタ ーに挿入することにより、組換え配列の発現が最適化される。 このようなキメラ分子のための適切な発現宿主にはチャイニーズハムスターの 卵巣(CHO)及びヒト293細胞のようなほ乳類の細胞や、Sf9細胞のよう な昆虫の細胞や、サッカロミセスセレビシエのような 酵母菌細胞や、E.coliのような細菌があるが、これらに限定されるもので はない。このような細胞系のそれぞれに対して有用な発現ベクターは、バクテリ ア内での増殖を可能にする複製起点、及び細菌内での選択を可能にするβラクタ マーゼ抗生物質抵抗性遺伝子のような選択可能なマーカーを含んでいる。更に、 このベクターは、真核生物の宿主細胞へのトランスフェクションに役立つネオマ イシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子のような第2の選択可能なマーカーを含 む。真核生物の発現宿主において使用するために、ベクターは、それが目的のc DNAの一部分でない場合には、3’ポリアデニル化配列のようなRNAプロセ シングエレメントを必要とすることがある。 天然のプロモータがこのcDNAの一部に含まれていない場合には、他の宿主 特異的プロモータが、ncpのコーディング領域に特異的に結合されうる。この ようなプロモータとしては、CHO細胞に対してはMMTV、SV40、及びメ タロチオネインプロモータ、細菌宿主に対してはtrp、lac、tac、及び T7プロモータ、また酵母菌に対してはα因子、アルコールオキシダーゼ、及び PGHプロモータ等がある。ラウス肉腫ウィルス(RSV)エンハンサのような 転写エンハンサは、ほ乳類宿主細胞において使用される。標準的な培養方法によ り、ひとたび組換え細胞の均質な培養物が得られたならば、組換えにより生成さ れた大量のペプチドが条件培地から回収され、周知の方法を用いて分析される。 9.組換えNCPの単離 NCPは、タンパク質精製を促進するべく添加された1または2以上の付加的 ポリペプチドドメインを有するキメラタンパク質として発現される。このような 精製促進ドメインには、固定化金属上での精製を可能にするヒスチジン−トリプ トファンモジュールのような金属キレートペ プチド、固定免疫グロブリン上での精製を可能にするプロテインAドメイン、及 びFLAGS伸展/アフィニティ精製システム(Immunex Corp. Seattle WA)において使用されるドメインなどが含まれるが、これら に限定されるものではない。精製ドメインとncp配列との間のXA因子または エンテロキナーゼ(Invtrogen)のような切断可能なリンカー配列を含 むことが、NCPの発現を促進するのに役立っている。 10.NCPの活性 生成または発現されたNCPの活性の試験は、既知の量の酵素とタンパク質系 の基質材料(例えばコラーゲン)とを生物学的に許容される培地の中で混合し、 適切な時間でNCPが消化されるようにすることによって行われ得る。様々な濃 度、好ましくは10〜100ng/μlのNCPがスポットされるタンパク質系 の材料に吸収された非変成ポリアクリルアミドゲルからなるザイモグラムを用い てNCPの活性を検証する。30〜60分経過の後、このゲルはCoomass ieBlue染色される。活性の酵素は、タンパク質の濃度が低下したまたは完 全に消失したスポットを形成する(Paech et al(1993) An al Biochem208:249−54)。 11.NCP特異的抗体の同定または生成 精製NCOは、既存の抗体ライブラリーのスクリーニングや、ポリクローナル 法かモノクローナル法の何れかを用いた抗体の産生のために用いられる。ポリク ローナル法では、逆相HPLC分離により、変性タンパク質が最大75mg得ら れる。変性タンパク質は標準的なプロトコルを用いてマウス若しくはウサギを免 疫化するのに用いられる。即ちマウスの免疫化に対しては約100μgが適切で あり、ウサギの免疫化には最大1mgが用いられ得る。マウスハイブリドーマの 同定のためには、 変性タンパク質を放射性ヨウ素で標識して用いて、抗体を産生し得るネズミのB 細胞ハイブリドーマのスクリーニングを行う。この手順で必要となるタンパク質 はごく少量で、即ち数千のクローンの標識付け及びスクリーニングのためには2 0mgで十分である。 モノクローナル法では、cDNAの転写物から推定されるNCPのアミノ酸配 列が分析されて、免疫抗原性の高い領域が決定される。第3図に示すように適当 な親水性領域を含むオリゴペプチドが合成され、抗体を生成するための適切な免 疫化プロトコルにおいて使用される。適当なエピトープを選択するための分析は 、Ausubel FM等(上述)によって説明されている。免疫化のための最 適なアミノ酸配列が通常存在するのは、C末端、N末端、及びそれらの間に挟ま れた、タンパク質がその自然な配座にあるとき外部環境にさらされることの多い ポリペプチドの親水性領域である。 典型的には、約15個の残基を有する長さの選択されたペプチドは、fmoc −chemistryを用いるApplied Biosystems Pep tide Synthesizer Model 431Aを用いて合成され、 M−メイルイミドベンゾイル−N−ヒドロキシコハク酸イミドエステル(M-male imidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide ester)と反応(MBS;Ausubel FM 等, 上述)させることによってキーホールリンペットヘモシアニン( KLH、Sigma)に結合される。必要ならば、KLHと結合できるようにす るため、システインがペプチドのN末端に挿入される。ウサギは、フロイント完 全アジュバントのペプチド−KLH複合体と共に免疫化される。得られた抗血清 は、ペプチドとプラスチックを結合し、1%のウシの血清アルブミンでブロック し、抗血清と反応させ、洗浄し、かつ(放射性または蛍光剤により)標識された アフィニティ精製された特異的ヤギ抗ウサギ 1gGと反応させることによって抗ペプチド活性がテストされる。 ハイブリドーマは標準的な技術を用いて調製されスクリーニングされる。目的 のハイブリドーマは、標識されたNCPと共にスクリーニングを行うことによっ て検出され、所望の特異性を有するモノクローナル抗体を産生する融合体が同定 される。典型的なプロトコルにおいては、プレートの穴(FAST; Bect on−Dickinson, Palo Alto, CA)が、10mg/m lの、アフィニティ精製された特異的ウサギ抗マウス(または適当な抗−種1g )抗体によってコーティングされる。コーティングされた穴は1%のBSAでブ ロックされ、洗浄されて、ハイブリドーマからの上澄みに曝される。インキュベ ーションの後、穴は1mg/mlの標識されたNCPに曝される。抗体を産生す るクローンは、上述のバックグラウンドにおいて検出され得る量の標識されたN CPと結合する。このようなクローンはが拡大され、限界希釈(1細胞/3穴) で2サイクルのクローニングを受ける。クローン化されたハイブリドーマはプリ スタン処理されたマウスに注射されて、それが腹水を生成し、プロテインA上の アフィニティクロマトグラフィーによってマウスの腹水からモノクローナル抗体 が生成される。少なくとも108/M、好ましくは109〜1010またはそれ以上 の親和性を有するモノクローナル抗体は、典型的には、Harlow and Lane(1988) Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laborator y, Cold Spring Harbor, NY及びGoding(19 86) Monoclonal Antibodies: Principle s and Practice, Academic Press, New York Cityに記載されているような標準的な手順によって生成される。 ここではこの両資 料を参照されたい。 12.NCP特異的抗体を用いる診断テスト 特定のNCP抗体は、NCPの量若しくは分布の差によって特徴付けられる慢 性または急性の疾病や前病状態の診断に役立つ。さかのぼって考えると、NCP は、主として器官の機能、炎症、または生体防衛が関係する多くのライブラリー において見出された。 NCPに対する診断テスト方法には、人体の体液、組織、若しくはそのような 組織の抽出物に存在するNCPを検出するべく抗体及び標識を使用する方法が含 まれる。本発明のポリペプチド及び抗体は修飾して使用されるか、または修飾す ることなく使用される。このポリペプチド及び抗体は、多くの場合、リポーター 分子と共有結合、若しくは非共有結合の何れかで結合することによって標識され る。さまざまな標識及びその関連技術が知られており、科学文書及び特許明細書 の双方において広く報告されてきた。適切な標識としては、放射性核種、酵素、 基質、共同因子(cofactors)、インヒビター(阻害剤)、蛍光剤、化学ルミネ センス剤、磁性粒子等がある。このような標識の使用方法は、米国特許第3,8 17,837号、第3,850,752号、第3,939,350号、第3,9 96,345号、第4,277,437号、第4,275,149号、及び第4 ,366,241号の明細書に記載されている。また組換え免疫グロブリンは、 米国特許第4,816,567号明細書に記載の方法により生成することができ る。これらの明細書を本明細書とともに参照されたい。 該タンパク質に対して特異的なポリクローナル抗体、若しくはモノクローナル 抗体の何れかを用いる、可溶性PDSまたは膜結合PDSの測定のためのプロト コルは、様々なものが周知となっている。この例を挙げると、酵素結合イムノソ ルベントアッセイ(ELISA)、放射線免 疫アッセイ(RIA)、及び蛍光活性化細胞選別法(FACS)等がある。好適 なのは、PDS上の2つの非干渉エピトープに対して反応するモノクローナル抗 体を用いる二点(two sites)モノクローナル免疫アッセイであるが、競合的結 合アッセイを用いてもよい。これらのアッセイは例えばMaddox, DE 等(1983, J Exp Med 158:1211)のような他の文書に 記載されている。 13.特異的抗体を用いた未変性NCPの精製 未変性(native)NCPまたは組換えNCPは、特定のNCPに対して特異的 な抗体を用いる免疫性アフィニティクロマトグラフィーによって精製され得る。 一般に、免疫アフィニティカラムは、抗NCP抗体と活性化クラマトグラフィー 樹脂とを共有結合することによって構成される。 ポリクローナル免疫グロプリンは、硫酸アンモニウムとともに沈殿させるか、 固定プロテインA上で精製させることによって免疫血清から調製される(Pha rmacia LKB Biotechnology, Piscataway NJ)。同様に、モノクローナル抗体は、硫酸アンモニウム沈殿か固定プロテ インA上でのクロマトグラフィーによって、マウスの腹水から調製される。部分 的に精製された免疫グロプリンは、CnBr−活性化Sepharose(Ph armacia LKB Biotechnology)のようなクロマトグラ フィー樹脂に共有結合される。製造者の指示に従った処理により、抗体は樹脂に 結合し、樹脂がブロックされ、誘導体樹脂が洗浄される。 このような免疫アフィニティカラムは、可溶性のNCPを含む細胞の分画を調 製することによってNCPの精製を行うときに使用される。この調製は、全ての 細胞の可溶化を行い、(洗剤を添加して行われる、または洗剤無添加での)分画 遠心分離を用いて得られる小細胞分画の単離 を行う方法か、若しくは周知の他の方法によって誘導される。別の方法では、シ グナル配列を含む可溶性NCPが、細胞が成長する媒質に有用な量だけ分泌され る。 可溶性NCP含有調製物は免疫アフィニティカラムを通され、このカラムがN CPの優先吸収が可能な条件(即ち、洗剤が存在する高イオン強度の緩衝液を使 用)のもとで洗浄される。次いで、このカラムは抗体/NCP結合を切断するよ うな条件(即ち、尿素またはチオシアネートイオンのような高濃度のカオトロー プまたはpH2〜3の緩衝液を使用)の下で溶離され、NCPが回収される。 14.薬物スクリーニング 本発明のNCPは、様々な薬物スクリーニング技術において、NCPの結合フ ラグメントを利用することによって、治療効果を有する化合物のスクリーニング に役立つ。このようなテストで使用されるペプチドフラグメントは、溶質に遊離 しているか、固体の担体に固着しているか、細胞の表面や細胞内に存在している 。例えば、NCPとテストされる薬剤との複合体の形成が測定される。別の例で は、テストする薬物がNCPと受容体との複合体形成に与える影響を検定する。 マクロファージ活性に影響を与え得る薬物または他の作用薬をスクリーニング する方法は、このような薬物をNCPフラグメントに接触させる過程と、薬物と CBポリペプチドまたはフラグメントとの複合体の存在を検定する過程とを含む 。このようなアッセイにおいては、NCPフラグメントは通常標識される。適当 なインキュベーションの後、遊離NCPフラグメントは結合された形態で存在す るものから分離されて、遊離もしくは非複合化標識の量が、特定の薬物がNCP と結合する能力の測定基準となる。 薬物スクリーニングのための他の技術で、NCPポリペプチドに対す る適切な結合アフィニティを有する化合物の高スループットのスクリーニングが 可能となるが、これについては1984年9月13日に公開されたヨーロッパ特 許出願第84/03564号に詳細に記載されており、ここではこれを参照され たい。簡単に説明すると、多数の異なる小さなペプチドテスト化合物が、プラス チックピンまたは他の表面のような固体基質上で合成される。このペプチドテス ト化合物は、NCPフラグメントと反応させられた上で洗浄される。次いで結合 されたNCPフラグメントの検出がは周知の方法を用いて行われる。精製された NCPを、上述の薬物スクリーニング技術で利用するためにプレート上に直接コ ーティングしてもよい。更に、非中和抗体を用いてペプチドを捕捉し、それを固 体の担体上に固定化することもできる。 NCPと結合し得る中和抗体がNCPフラグメントに結合するテスト化合物と 競合する競合的薬物スクリーニングアッセイの利用も本発明の範囲に含まれる。 この方法においては、NCPと1又は2以上の抗原決定基を共有する任意のペプ チドの存在を検出するために抗体が用いられる。 15.NCPと相互作用する分子の同定 本発明の精製NCPは、それと相互作用する分子の同定、特性付け及び精製の ための研究用のツールである。周知のさまざまな方法によって適当な標識がNC Pに組み込まれ、標識されたNCPは、溶解した分子若しくは膜結合分子を捕捉 するのに用いられる。好適な方法は、NCPの一級アミノ基に125Iボルトンハ ンター(Bolton-Hunter)試薬で標識する過程を含む(Bolton, AE and Hunter, WM(1973) Biochem J 133:5 29)。この試薬は、生物学的活性の随伴性損失を引き起こすことなくさまざま な分子に標識するのに使用されてきた(Hebert CA 等 (1991) J Biol Chem 266: 18989; McColl S等(199 3) J Immunol 150:4550−4555)。膜結合分子は、標 識されたNCP分子と共にインキュベートされ、洗浄されて結合していない分子 が除去され、NCP複合体が定量される。異なる濃度のNCPを用いて得られた データは、NCPの数、アフィニティ及び会合度(associatlon)の値を計算す るのに用いられる。 標識されたNCPは、NCPが相互作用する分子、特にインヒビターを精製す るための試薬としても役立つ。アフィニティ精製の一実施例においては、NCP はクロマトグロフィーカラムと共有結合される。細胞及びその細胞膜を抽出して 、NCPを除去し、さまざまなNCPから遊離さらた小成分をカラムに通過させ る。分子は、そのNCPに対する親和性によってカラムに結合する。NCP複合 体は、カラムから回収され、解離されて、回収された分子はN末端タンパク質シ ークエンシングまたは他の同定のための処理を受ける。捕捉された分子がアミノ 酸配列を有している場合には、適当なcDNAライブラリからその遺伝子をクロ ーニングするための縮重オリゴヌクレオチドプローブの設計にそれを用いること ができる。 別の方法では、NCPに対して産生されたモノクローナル抗体がスクリーニン グされて、標識されたNCPの結合を阻害するものが同定される。次いで、これ らのモノクローナル抗体は、関連分子の発現クローニングまたはアフィニティ精 製において使用される。他の可溶性結合分子も同様に同定される。標識されたN CPは、活性化単球またはマクロファージを含む肺、腎臓、または他の組織に由 来する適当な物質または抽出物と共にインキュベートされる。インキュベーショ ンの後、(NCPフラグメント単体より大きい)NCP複合体は、サイズ除外ク ロマトグラフィーまたは濃度勾配遠心法のようなサイジング技術によって同定さ れ、周知の方法によって精製される。可溶性結合タンパク質は、N末端シークエ ンシングを受けて、可溶性タンパク質が既知の場合にはデータベース上での同定 のために十分な情報、可溶性タンパク質が未知の場合でもクローニングのための 十分な情報が得られる。 16.NCPに対する抗体、インヒビター使用及び投与 NCPの抗体及びインヒビターは、治療的に投与されたとき異なる効果を発揮 する。この抗体及びインヒビターは、アップレギュレートされたNCPの発現に 関係する障害や疾病によって引き起こされる過度の損傷を少なくしたり、或いは なくすために用いられる。これらの分子または治療薬(TST)のそれぞれは、 非中毒性、不活性、薬学的な許容範囲にある水性担体媒質で配合される。媒質の pHは、好ましくは約5〜8、特に好ましくは6〜8である。しかし、このpH は配合されるペプチド、抗体またはインヒビターの特性の違いや、治療条件の違 いによって変わってくる。TSTの特性には、分子の溶解度、半減期及び抗原性 /免疫抗原性、及びインヒビターは標的に達する能力が含まれ、これらの特性及 び他の特性が効果的な担体を決める助けとなる。TSTとしては天然のヒトタン パク質も好適であるが、薬物スクリーニングによって得られた有機分子または合 成分子も、特定の状況においては同様に効果的である。 TSTは周知の投与経路で投与される。この投与経路には、局所的クリーム及 びゲル、経粘膜スプレー及びエアロゾル、経皮パッチ及び帯具、注射可能な静脈 の潅注配合物、及び液体及び錠剤の経口薬であって胃酸及び酵素に対して抵抗性 を有するように配合されたもの等があるが、これらに限定されない。特定の配合 、正しい投与量、及び投与経路は病院所属医師によって決定されるが、状況に応 じて様々に変化し得る。 このような決定は、治療条件、投与されるTST、及び特定のTST の薬動力学的プロファイルのようなさまざな要素を考慮することによってなされ る。考慮に入れるべき他の因子には、患者の病状(例えば重症であるかどうか) 、年齢、体重、性別、食事、時間、及び投与の頻度、薬物の組合せ、反応感受性 及び治療に対する耐性/反応性などがある。長時間作用するTST配合物の投与 頻度は、3〜4日に1回の投与、毎週1回の投与、若しくは2週間に1回の投与 程度であるが、この頻度は特定のTSTの半減期及びクリアランス速度によって 決まる。 通常の投与量は0.1〜100,000μgの間であり、総投与量の上限は約 1gであるが、これは投与経路によって異なる。特定の投与量及び投与方法に関 する手引きは、米国特許第4,657,760号、第5,206,344号また は第5,225,212号明細書に記載されている。当業者は異なるTSTに対 しては異なる配合を用いることができる。肺細胞への投与には腎臓や他の細胞の 場合とは異なる投与方法が必要となる可能性がある。 NCP発現の変化を伴う状態は、TSTで治療可能であると考えられる。この ような状態には、詳述すると、貧血症、気管支炎、肺気腫、歯肉炎、炎症性腸疾 患、インシュリン依存性糖尿病、白血病、多発性内分泌腫瘍症、骨関節炎、骨粗 鬆症、肺繊維症、慢性関節リウマチ、敗血性ショック症候群、及び全身性エリテ マトーデス等があるがこれらに限定されない。このような状態は、上述のテスト によって診断され得る。更に、このようなテストを治療のモニタのために利用す ることもできる。 上述の説明の中に記載された全ての文献及び特許明細書は、本明細書と一体に 組み込まれたものとして参照されたい。ここに開示した本発明の方法及びシステ ムに対して、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく加えられる様々な変更は 当業者には明らかであろう。本発明は特定の好適実施例によって説明したが、本 発明の範囲がここに開示した特定の 実施例のみに限定されるものではないということを理解されたい。実際、分子生 物学またはその関連分野の専門家にとって明らかな、ここに開示した本発明の実 施例の様々な変更は、請求の範囲に記載の発明の範囲内に含まれるものとして意 図されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI A61K 31/00 611 A61K 31/00 611 611C 619 619A 619E 629 629A 629 631 631 635 635A 635 38/46 39/395 P 39/395 C07K 14/47 C07K 14/47 16/40 16/40 C12N 1/21 C12N 1/21 9/64 5/10 C12P 21/08 9/64 C12Q 1/37 C12P 21/08 1/68 A C12Q 1/37 G01N 33/573 A 1/68 C12N 5/00 B G01N 33/573 A61K 37/54 (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),AT,AU,BR,CA,CH ,CN,ES,FI,GB,IL,JP,KR,MX, NO,NZ,RU,SE,SG (72)発明者 デレジーン、アンジェロ・エム アメリカ合衆国カリフォルニア州94544・ ヘイウォード・オークモントウェイ 30474

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.配列番号:2のアミノ酸配列、又はそのフラグメントを含むことを特徴とす る概ね精製された新規なシステインブロテアーゼ(NCP)。 2.請求項1に記載の前記新規なシステインブロテアーゼをコードする単離され 且つ精製されたポリヌクレオチド配列。 3.配列番号:1又はそのフラグメントを含むことを特徴とする単離され且つ精 製されたポリヌクレオチド配列。 4.請求項3の前記ポリヌクレオチド配列に対して厳格な条件の下でハイブリッ ド形成するポリヌクレオチド配列。 5.請求項3に記載のポリヌクレオチドのオリゴヌクレオチド。 6.ncp発現の変化を伴う状態を診断する診断テスト方法であって、 (a)生物学的サンプルを準備する過程と、 (b)前記生物学的サンプルと請求項5に記載の前記オリゴヌクレオチドとを 溶液内で結合する過程と、 (c)前記ncp配列を増幅する過程と、 (d)前記ncp発現を測定する過程と、 (e)測定された発現レベルと標準的な発現レベルとを比較し、前記状態の存 在を確認する過程とを有することを特徴とする診断テスト方法。 7.前記状態が、貧血症、気管支炎、喘息、歯肉炎、炎症性腸疾患、インシュリ ン依存性糖尿病、白血病、多発性内分泌腫瘍症、骨関節炎、骨粗鬆症、肺繊維症 、慢性関節リウマチ、敗血症、及び全身性エリテマトーデスからなるグループか ら選択された状態であることを特徴とする請求項6に記載の診断テスト方法。 8.請求項3のポリヌクレオチドを含む発現ベクター。 9.請求項8の発現ベクターにより形質転換された宿主細胞。 10.生物学的活性又は免疫原性のポリペプチドを生成し且つ精製する ための方法であって、 (a)前記ポリペプチドの発現に適切な条件の下で、請求項9の前記宿主細胞 を培養する過程と、 (b)前記宿主細胞の媒地から前記ポリペプチドを回収する過程とを含むこと を特徴とする生物学的活性又は免疫原性のポリペプチドを生成し且つ精製するた めの方法。 11.請求項1のペプチド及び薬学的に許容可能な賦形剤を含む医薬品組成物。 12.請求項11の医薬品組成物を適切に投与することによりNCP発現の変化 を伴う疾病の治療のための方法。 13.請求項1の精製ポリペプチドに対して特異的な抗体。 14.NCP発現の変化を伴う状態に対する診断テスト方法であって、 (a)生物学的サンプルを準備する過程と、 (b)請求項13の抗体と前記生物学的サンプルとを結合する過程と、 (c)前記抗体とNCPとの複合体形成のレベルを測定する過程と、 (d)前記発現レベルと標準的な発現レベルとを比較することにより、前記状 態の存在を確認する過程とを含むことを特徴とする診断テスト方法。 15.前記状態が、貧血症、気管支炎、喘息、歯肉炎、炎症性腸疾患、インシュ リン依存性糖尿病、白血病、多発性内分泌腫瘍症、骨関節炎、骨粗鬆症、肺繊維 症、慢性関節リウマチ、敗血症、及び全身性エリテマトーデスからなるグループ から選択された状態であることを特徴とする請求項14に記載の診断テスト方法 。 16.請求項13の抗体及び薬学的に許容可能な賦形剤を含むことを特徴とする 医薬品組成物。 17.請求項16の医薬品組成物を投与する過程を含むことを特徴とす るNCP発現の変化を伴う状態の治療のための方法。 18.請求項1のポリペプチドに対する特異的結合アフィニティによって複数の 化合物をスクリーニングする方法であって、 (a)複数の化合物を準備する過程と、 (b)前記ポリペプチドと前記化合物をNCPに結合するに十分な方法と時間 をかけて結合する過程と、 (c)結合したNCPを検出し回収して、その化合物を同定する過程とを含む ことを特徴とする請求項1のポリペプチドに対する特異的結合アフィニティによ って複数の化合物をスクリーニングする方法。 19.請求項18の化合物及び薬学的に許容可能な賦形剤を含むことを特徴とす る医薬品組成物。 20.請求項17の医薬品組成物を治療が必要な患者に投与する過程を含むこと を特徴とするNCP発現の変化を伴う状態の治療方法。
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