JPS61501627A - ヒトエリスロポエチンをコードするdna - Google Patents
ヒトエリスロポエチンをコードするdnaInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
エリスロボエチンの生産
本発明は1本発明者の係属中のlりt3年12月13日付は米国特許第j A
/、 02 参号、tyra年2月27日付は米国特願第jrシits号および
ivyφ年り月2を日付は米国特許第t!よr参1号の部分継続出願に係るもの
である。
背 景
本発明は一般に遺伝物質の操作に関し、更に詳しくは、天然エリスロボエチンの
一次構造配列の一部もしくは全部及び(又は)−以上の生物学的性質を有するポ
リペプチドの生産を可能とする組換え法に関する。
ム、遺伝物質の操作
遺伝物質とは、細胞及びウィルスの構成成分の生産をプログラムしかつ誘導し、
更に細胞及びウィルスにおける応答を支配する化学物質、として広く定義するこ
とができる。デオキシリボ核酸(DNA)として知られる長鎖高分子物質は、リ
ボ核酸(RNム)でプログラムされるある種のウィルスを除き、全ての生細胞及
びウィルスにおける遺伝物質を構成する。DNA高分子における繰返し単位は参
つの異なるヌクレオチドであシ、各ヌクレオチドはリン酸基がついたデオキシリ
ボース糖に結合するプリン(アデニン又はグアニン)又はピリミジン(チミジン
又はシトシン)のいずれかからなる。直鎖高分子型でのヌクレオチドの結合は。
一つのヌクレオチドの!′リン酸と他のそれの3′水酸基との連結による。機能
的DNAは一本領ヌクレオチド(デオキシオリゴヌクレオチドとして知られてい
る)の安定な二重らせん結合型をなしておシ、その結合はプリン及びピリミジン
塩基間の水素結合〔即ち、アデニン(ム)とチミン(Tl、又はグアニン(G)
とシトシン(C)との間で起こる「相補的」結合〕による。慣習的に、ヌクレオ
チドはそれらの構成成分たるプリン又はピリミジン塩基名で呼ばれ、二重5DN
AKおけるヌクレオチドの相補的結合(即ち、A−T及びG−C)は「塩基対」
と称される。リボ核酸は。
リボース及びリン酸基と結合したアデニン、グアニン、シトシン及びチミンとは
別のウラシル(tr)からなる。
最も簡単に言うならば、DNAのプログラム機能は特定のDNAヌクレオチド鎖
(遺伝子)が比較的不安定なメッセンジャーRNA(mRNム)高分子に転写さ
ねろ過程で一般に発揮される。一方、m RNムは。
アミノ酸から構造、調節及び触媒蛋白質を形成するための鋳凰として機能する。
このmRNムの「翻訳」過程では、mRNA鎖に沿りて個々のアミノ酸を運搬配
列させて適切なアミノ酸配列からなるポリペプチドを形成させる小さなRNム鎖
(tRNA)の作用がある。
DNAから誘導され、ポリペプチドの「発現J iCM与する20個のアミノ酸
のいずれか一つのtRNム供給及び配向のための基礎となるmRNムの「メツセ
ージ」は、3つのヌクレオチド塩基連続群たるトリプレット(三量体)「コード
ン」の形になっている。ある意味では、蛋白質の形成は、遺伝子のヌクレオチド
鎖によシブログラムされた遺伝情報の最終的「発現」形態である。
「プロモーターJDNム配列は、DNA高分子における遺伝子に通常は「前置」
されていて1mRNムへの転写開始部位をなしている。「レギュレーター」DN
A配列もまた所与のDNA高分子中の遺伝子の通常は「上流」にあって(J20
ち、前置されている)、転写開始頻度(即ち速度)を決定づける蛋白質と結合す
る。
−まとめに「プロモーター/レギュレーター」又は「フントロールJDNム配列
と称され1機能的DNA高分子での任意の遺伝子(即ち一連の遺伝子)K前置さ
れるこれらの配列は、遺伝子の転写(及び最終的には発現)が生じるか否かを決
するよ5に作用し合う。DNA高分子の遺伝子に「追随コしてmRNムへの転写
終了の暗号を与えるDNA配列は、転写「ターミネータ−」配列と呼ばれる。
最近io年間における微生物学的操作の焦点は、それらのDNA中に所望の生成
物に関する遺伝暗号情報を最初から有しておらず、あるいは(@乳類の培養細胞
において)通常相当程度まで染色体遺伝子を発現させることのない生物を用いて
、工業的及び薬学的に重要な物質を生産しようとすることにあった。簡潔に述べ
ると、所望のポリペプチド生成物の構造を特定する遺伝子が「ドナー」生物から
単離されるか、あるいは化学的に合成され1次いで細菌、酵母菌又は哺乳類の培
養細胞のように好ましくは自己複製単細胞生物たる他の生物に安定的に導入され
ることにある。一旦これがなされれば、「トランス7オーメーシ璽ン」又は[ト
ランスフェクシ璽ン」を受けた単細胞宿主細胞内で遺伝子の発現に関与する既存
の機構は、mRNム転写の鋳型として外来性DNAを用い、しかる後アミノ酸残
基の連鎖に翻訳させて所望の生成物が得られるよ5に作用する。
選択された宿主生物の形質転換に用いられる遺伝物質の単離、合成、精製及び増
幅のための「組換えDNA」方法論に関する技術については、特許及び文献の刊
行物が豊富にある。ツーエン(Coh@n )らの米国特許第41s2J7,2
20号は1例えば、選択された外来性DNA1liを有する「ハイブリッド」ウ
ィルス性又は環状プラスミドDNAによる単細胞宿主生物の形質転換に関する。
ツーエンらの特許方法では、まず、ウィルス性又は環状プラスミドDNAを酵素
的に開裂して直鎖状DNA鎖を得ることによシ形質転換ベクターを製造する。所
望の生成物に暗号コードする配列を通常有している選択された外来の(「外来性
」又は「異質」)DNA鎖は、類似酵素の作用によシ直鎖型とされる。
直鎖ウィルス性又はプラスミドDNAは、修復過程で作用し得る連結酵素の存在
下にて外来DNAとインキ−ベートされ、ウィルス性又は環状DNAプラスミド
に「スプライス」された選択的外来性DNA断片を含む「ハイブリッド」ベクタ
ーが得られる。
ハイブリッドベクターによる適合単細胞宿主生物の形質転換によって、宿主細胞
群で多数の外来性DNAのコピーが形成される。いくつかの場合において、望ま
しい結果は外来DNAの増加という単純なものであシ、得られる「生成物」はD
NAである。更に多くの場合において、形質転換の目標は、外来DNAによシコ
ードされた商業的に重要な蛋白質又はポリペプチドフラグメントの単離可能な量
での大規模合成が、外来性DNAの宿主細胞によシ発現されることである。例え
ば、米国特許第し1舊737号(シャイン)、第44コ7工!73号(マニス)
、第各コタ16!2号()−二ン)及びtyrz年/I月2日に公開された欧州
特許出願第oyJ、tt2号も参照のこと。
DNAベクターにスプライシングするための特定のDNA配列をつくるには多数
の技術によることができるが、予定された宿主に対する「ドナー」としての「異
質性」の度合、及び宿主において発現されるべきポリペプチドの大きさによって
かな)左右される。単純化しすぎるということを承知していえば、3つの選択可
能な重要な方法、J2+11ち、(l)ドナーのゲノムDNAからの二重鎖DN
Aの「単離J 、 (2)目的とするポリヌクレオチドをコードするDNA鎖の
化学的合成、及び(3)ドナー細胞から単離されたznRNAの酵素的「逆転写
」による二重鎖DNAのイン・ビトロ合成を採択し得るとい5ことができる。m
RNムの[相補的JDNムの形成を含む最後に述べた方法は、一般に「eDNム
」法と称される。
DNA配列合成法は、所望のポリペプチド生成物のアミノ酸残基の完全な配列が
公知である場合にしばしば選ばれる方法である。共同所有に係る係属中のアルド
ン(ム1ion )らkよる米国特許出願第art参!7号(tyrz年参月l
!日出願、lりt3年1/月2弘日にWOIr310弘oj3として公開された
PCTUBrJlootOjtに相当)のDNA合成方法は、例えば下記のよう
な高度に望ましい結果を生じる優れた手段である。即ち、その結果とは、発現の
ために遇ばれた宿主生物にて高度に発現する遺伝子中に共通して見出される代替
性のあるコードンを存在させることができ(例えば、酵母菌又は大腸菌の「優先
」コードyを与える)、原核宿主細胞にょシ容易には加工されない非翻訳性の「
イントロン」配列(@乳類のゲノムDNム鎖及びそのmRNA転写体に共通して
存在する)の存在を避けることができ、ゲノムDNA及びeDNムに共通してコ
ードされているが、細菌又は酵母菌の宿主細胞にて目的とするポリペプチドから
さほど容易には開裂されない非所望の「リーダー」ポリペプチド配列の発現を避
けることができ、所望のプロモーター/レギュレーター及びターミネータ−配列
と結合する好都合の発現ベクターICDNAを容易に導入させることができ、並
びに、所望のポリペプチドの7ラグメント及び類縁体をコードする遺伝子を容易
に調製できることである。
望まれるポリペプチドのアミノ酸残基の全配列が公知でない場合は、DNA配列
の直接的生産は不可能であl)、eDNA法によシボリペプチドをコードするD
NA配列を単離することが、したがって前記した高レベルでの微生物、における
発現を可能化する発現ベクターが容易に集合してしま5という欠点にもかかわら
すに選択される方法となる。目的とするeDNDNA配列離するための標準的操
作としては、高レベルでの遺伝子発現に応答するものとして選ばれるドナー細胞
中に多量に存在するmRN人の逆転写によシ得られるプラスミド由来epNAr
ライブラリー」(例えば、比較的多量の成長ホルモン生成物を発現する脳下垂体
細胞由来のc D N Aライブラリー)の調製がある。ポリペプチド°アミノ
酸配列の実質的部分が公知である場合は、「標的JeDNAに存在すると推定さ
れる配列の複製からなる標識化一本領DNAプローブ配列を、−重鎖型に変性さ
せたeDNムのクローンフビーにて行なわれるDNム/DNムハイプリダイゼー
シlノ法にオイて使用してもよい〔一般に、ワイスマン(W@1mmman )
らの米国特許第号32偽4!JCJ号明細書における技術の開示及び論議、並
びにつtレスら:「ヌクレイツク・アシッズ・リサーチ」、第6巻、第3za3
−3をタフ’i1./り7り年(Valises at m1Nae−ムeid
s Res、、 A、 pp 31443−3!!7(/り7り)、レイズら;
「p、N、ム、S、J(米国)、第72巻、第3270−jコア参頁、/PIλ
年、(R@y’s 、 at al、、 P、 N、ム、s、(ty、s、ム)
、Lヱ。
p p J J 70− J J 7 u (/ f r J ) )及びジェ
イら;「ヌクレイツク・アシッズ・リサーチ」、第11巻。
第JJJj−233!頁、1913年(Jay @t ml。
Nut、ムcids Rat、、 // 、 p p 2 Jコ!−2331(
lyr3))ic報告された長鎖オリゴヌクレオチドハイプリダイゼーシ璽ンプ
ローブを用いた最近の実例を参照されたい。更に1診断に有効なりNA/DNム
ハイプリダイゼーシ璽ン操作に関するフォールコー(F’alkov ) らの
米国特許第号j r t j j 7号明細書。
一本領ポリヌクレオチドプローブにおける光放射標識に関する欧州特許出願第0
070111号及び0070417号明細書、フロニー及びプラークハイプリダ
4ゼーシwノ技術に関する。ニューヨーク州、フールドスフリングハーパー、コ
ールドスフリングハーバ−研究所のデービス(Davll)ら:[アeマニュア
ル・フを−・ジェネティック・エンジニアリング−アドバンスト−バクテリアル
拳ジェネテイックス」(lり10年)第5r−pr頁及び第17$−17A頁、
並びに−DNA及びRNムのトランスファー及びハイブリダイゼーシ璽ンについ
ての指針マニュアルとなる[シーツ・スクリーン」ハイフリダイゼーシ璽ントラ
ンスファー膜物質に関するニュー・イングランド・ヌクレア(マサチューセッツ
州、ボストン)のカタログ第NEF−タ7コ号も参照のこと〕。
組換えクローンのスクリーニングに関するノーイプリダイゼーシ冒ノ操作につい
て更に重要な最近の進歩の中には、標識化された混合の合成オリゴヌクレオチド
プローブな使用したものがあるが、各プローブは、一本gDNA及びRN人の不
均一混合体を含むハイプリダイゼーシ璽ノ試料中の特定のDNA鎖に対して潜在
的に完全なる相補性を有している。これらの操作は、目的とするポリペプチドに
ついて極めて低量のm RNム配列供給源から得られるeDNムを検出する上で
特に有用であることが知られている。簡単に言えば、非特異的結合を回避し得る
厳格なハイプリダイゼーシ璽ン条件を適用するならば1例えば、その完全な相補
体である混合体中の一つのプローブと標的DNAとがたイプリダイズすることK
よって、特定のeDNムクローンのオートラジオグラフ1−による視覚化が可能
になる。一般に、ウォレスら;「ヌクレイツク・アシッズ・リサーチ」、第り巻
、第t7デー!97′R,/りt ノ 年 、(Wallac@ 、 at m
l 、、 Nuc 、 ムeids R@m、。
F、ppr7F−177(15’r/))、tyグ2ら;「P、N、ム、S、J
(米国)、第7r巻、PPAA/3−≦4/7.7271年、(8+ggs 、
at ml 、、 P。
N。ム、S、(■、S、ム−)、71.pp&AIJ Al=17(lPt))
〕、チューら;「ネイチャー」、第コタタ巻、第171−110頁、iyr、を
年、〔Choo 、at ml 、、 Nature 、 2タタ、pp/71
−/rO(/?rJ)]、クラチら;rp、N、ム、s、J(米国)、第75P
巻、第49−AI−&IArμ頁、1912年、 (Kwraehl、@t m
l 、、P、N、A、8. (U、8. ム。
)、7り、pp、(At/−64c4g(/91コ)〕。
オークボら;「p、N、ム、S、J(米国)、第10巻。
ppコlりt−2200,1ris年、 (0bkabo 。
at ml 、、 P、 N、ム、s、(tr、s、ム )e 10.pp21
り≦−コ5oa(tyri)〕及びコーンブリットら、「P、N、ム、8.J(
米国)、第to巻、第321j−3222頁、lり23年(Kornbliht
t 、at at、。
P、 N、ム、B、(U、El、A、)、rO,ppj2/r−3222(19
11年)ハ、目的とするe D N Aの存在を二つの部位で「陽性」と確認で
きる一つのl/塩基鎖(ll−マー)と−緒に、一様に変異したDNA鎖なる/
4塩基鎖(/J−マー)オリゴヌクレオチドプローブ32本の混合「プール」を
用いると、eDNAクローンの単11iにおいて信頼すべき結果が得られたと報
告されたことから、様々な研究者にまで広がっていった。シンガーーサムら、r
p、N、ム、S、J(米国)。
@to巻、第102−106頁、tyri年〔Slnget −Sam 、 a
t ml、 * P、 N、、ム、s、(tr、s、ム、)。
rOlp pr 02−106 (/ タ13 ) )参照。
ゲノムDNA単離物を使用することは、組換え操作で用いられる特定のDNA配
列をつくる上記3つの方法において共通点が最も少ないものである。これは、哺
乳類ポリペプチドの微小生物での発現を行なわせようとする岨換え操作領域にお
いて特に真実であって。
主に哺乳類ゲノムDNAの複雑性に起因するものである。このように、信頼すべ
き操作は、ヒト及び他の哺乳11起源であるゲノムDNAのファージ担持ライブ
ラリーをつくるためにあるが〔例えば、「マニアティス・ライブラリー」と通常
呼ばれるヒトゲノムライブラリーを得る操作に関するローンら:[セルJ、第1
!巻、第1/!7−/174&頁、lり71年、 (Lava。
*tml、、C@ll、/j、ppl/!7−//74!(/り71))1選択
的制限エンドヌクレアーゼブラグメント操作によるヒトゲノムライブラリーに関
スるカーノら: [P、N、A、S、J (米国)、第77巻、第!172−!
/76頁、/りto年、(Karn 、 at ml 、。
P、N、ム、S、(U、8.A、)、77、ppj/72−jtx(iyro)
)、及びウシゲノムライブラリーの構築を述べたプラクトナーら:「サイエンス
」、第1りを巻、第1ti−ttり頁、lり77年〔B1j+ttn*r、 a
t ml、、 Be1enea* / 5’A、PP’4’−/Aり(lり77
)参照〕、アミノ酸又はDNA配列についてさほど予備的情報のないゲノムDN
Aを単離し、ハイプリダイゼーシ璽ン操作に用いる試みはさほど成功していなか
りた。−例として、レイデスら:「ジャーナル・オプ・モレキーマー・アンド・
アプライド・ジェネティクス」、第1巻、第J−tr頁、lり11年(Fldd
ts 、 at ml 、、 J 、 Mol 、and ムpp。
G@netiem 、/ 、 p p J −/ I (/りrt)3では、α
−サブユニットについて予め単離されたeDNAtJたる全体で1,2/塩基対
の7ラグメ/トを有する「全部の長さ」のプローブを用いて、マニアティス・ラ
イブラリーから、ヒト脳下垂体糖蛋白質ホルモンのα−サブユニットをコードす
る遺伝子の単離に成功したと報告している。別の例として、ボスら:「P、N、
人。
S、」(米国)、第10巻、第tzzt−trite。
1913年(Dam 、 at ml 、、 P、 N、ム、i9.(U、S。
A)、10.pp/!3/−1!Jj(Iftり 〕では、17!塩基対の合成
オリゴヌクレオチドを用いた。ヒトHLム−DHのヒトゲノムクローンの単離を
報告している。最後に、アンダーンンら:rP、N、A。
S、」(米国)、第to巻、第te3t−tt4Lx頁。
lり13年(And@rg+on、at al 、、 P、 N、A、S、(U
。
S、A)、10.ppArJr−Ar4L2(/!13)〕では、長さがr6塩
基対で、ウシ膵臓トリプシンインヒビター(BPTI)の既知アミノ酸配列に基
づき構成された一本のプローブを用いてBPT Iのゲノムクローンを単離した
と報告している。その著者は、初期の標的たる耳下腺及び肺組織源におけるm
RN Aが明らかに低量であることから、eDNムライブラリ−の合成に適した
mRNムを単離できる可能性が少ないと結論づけており、更には以下のことを述
べて、標識化プローブ混合体を用いるゲノムライブラリープローブ化の成功の可
能性について言及している=「より一般的には、混合配列オリゴヌクレオチドプ
ローブが、c D N Aライブラリーから未知配列蛋白質遺伝子を単離するた
めに用いられていた。このようなプローブは。
典型的には、アミノ酸配列(j〜6残基)をわずかに伸長させるのに可能な全て
のコードンの組合せを示す長さがr〜32のオリゴヌクレオチド、l参〜17の
ヌクレオチドの混合体である。不正確な塩基対プローブを識別できる厳格なハイ
プリダイゼーク1ン条件下では、これらの混合体によシ、低度から中度の複雑性
があるクローンライブラリーから特定の遺伝子配列を見つけ出すことができる。
しかしながら、それらの短鎖性と異質性とのために、混合グローブは哺乳類のゲ
ノムはど複雑な鎖をプローブ化するのに要する特異性をしばしば欠如している。
このことは、相当するmRNムを利用できない場合に、@乳類の蛋白質遺伝子を
単離する上で、このような方法を実施不能とするものである。J(引例省略)
このように、コードされたポリヌクレオチドのアミノ酸配列がさほど知られてお
らず、またm RN Aに富む組織源をe D N Aライブラリーの調製に使
用する上で容易に入手できないような場合において、迅速かつ効果的なa D
N Aクローンを単離するのに有効な改良方法の技術的必要性が存在し続けてい
る。このような改良方法は請求められている遺伝子によりてコードされたポリペ
プチドのアミノ酸配列に関して乏しい情報しか得られていない哺乳類のゲノムク
ローンの単fl&にそれらが適用可能であれば、特に有用であろう。
B、目的とするポリペプチドとしてのエリスロボエチ血球増生、即ち赤血球の産
生は1人間が生きている限り、細胞破壊を補うために継続して行なわれる。血球
増生は、循環を妨げる根長くはない充分な数の赤血球を、適切な組織に酸素供給
する血液中で利用可能にさせる。非常に正確に制御された生理学的メカニズムで
ある。赤血球の産生は骨髄で行なわれ、ホルモン、即ちエリスロボエチンで制御
されている。
エリスロボエチンは分子量約344000の酸性糖蛋白質であって、α、β及び
アシアロの3種の型として得られる。α及び1塁は炭水化物成分がわずかに異な
っているが、同様の性質、即ち生物学的活性及び分子量を有している。アシアロ
型は末端の炭水化物(シアル酸)が除去されたα又はβ型である。エリスロポエ
チンは1組織が実在数の赤血球から充分な酸素供給を受けている健康状態に体が
ある場合、血漿中において極めて低濃度で存在している。この正常な低濃度であ
っても、普通時間を経るにつれて減少する赤血球の補充を促進するには充分であ
る。
エリスロボエチンの循環量は、血球の循環による酸素輸送量が減少する低酸素症
状態下では増加する。低酸素症は、出血による多量の血液の喪失、放射線への過
度露出による赤血球の破壊、高所もしくは長期の意識喪失による酸素摂取量の減
少又は各種貧血によって起こる可能性がある。組織が低酸素ストレスを受けると
、エリスロボエチンは、骨髄中の原始前駆細胞が。
ヘモグロビンをひき続いて成熟、合成し、赤血球として循環系に放出される前赤
芽球に変換されるのを促進するととによシ、赤血球の産生な増大させる。循環系
の赤血球数が正常組織での酸素要求量よシも多い場合は、循環系エリスロボエチ
ンは減少する。
一般的には、テスタら:エクスペリメンタル・ヘマトロジー・、第を巻(第を増
刊号)、第1φダーl!λ’pi、trio年(Te5ts 、 @t al
−、Exp 、 Hematol、。
r(Smpp、r)、/+$−112(/り10) 〕;)メンら:「ジャーナ
ル・オブ拳バイオロジカル・ケミストリー」、第2!を巻、第コ弘号、第1コA
4j−1247コ頁、lりrt年、ゴールドワッサー:「ジャーナルーオプーセ
ルラー0フイジオロジー」、第1to巻(第1増刊号)、第1JJ−i3z頁、
lりtコ年、2インチェ「ブラッド」、第t o巻、Kt号、第12at−t、
2at真、1vys年、シトースキーラ=「エクスベリメンタル・ヘマトロシ−
」、 tars(第を増刊号)、第12−4ap、1910年、ツートン=「ア
ナルス・オプ・クリニカル・ラボラトリ−・サイエンス」、第13巻、第3号、
第#J2−参3rB、I’lr3年(Naagblom * Ann、 Cl1
n 、 Lob 。
8ei、、/J(j、)e ILJ:1−831(/WIJ’)”:J、ワイス
も二「アメリカン・ジャーナル・オプeベテリナリー・す?−?J、第4L41
−巻、第10号、第113!−11311i、/り13年(V@ins 、 s
t al 、、 Am。
J、V@t、Rss、、414c(/(7)、/rJ2−/13j(/りr3)
〕、ラッピンら:「エクスベリメンタル響ヘマトロジー」、第11巻、第7号、
第AA/−4AA貞、lり13年、バシ、−ら:「アナルス・オブ・ニューヨー
ク・アカデミー−オプ・サイエンス」。
第ai4!巻、第AA−7!頁、tyr3年(BeC1n 。
*tm1.. ムnu、N、Y 、 ムcad、Se1.、 u/u、46−7
2(lりt3)〕、マーフィーら:「アクタ嗜ヘマトロジカ―ジャポニカ」、第
弘6巻、第7号、第1310−/JPIG頁、/り13年(Ns+rpby 、
et ml。
ムeta * Btemmtologiea Jspomiea 、 弘 +(
7)、13ro−tzyt (tyrz)”lデシプリスら:「プリティッシュ
・ジャーナル・オプーヘマトロジー」。
第36巻、第コタj−Ja&頁、tyre年〔D*5syprls 、 at
ml 、、 Br1t 、 J 、IIImemstel、、 ! 6゜29j
−306(lPt8)〕、及びエマヌエルら=「アメリカン・ジャーナル・オプ
・フィジカルジー」。
第コ参7巻、第1号、第2部、第F/1r−176頁。
19181年(Emmanonsl 、 at ml 、、 Am 、 J 。
Pbysiol 、2 + 7 (/ Pt 2 ) 、F’ 161− /7
4 (/ 52r4c))参照。
エリスロポエチンは赤血球形成過程で欠かせないものであるため、このホルモン
は赤血球の産生能が低く又は欠陥がある血液疾患の診断及び治療に有効に適用す
ることができる。一般的には、鎌型赤血球疾患の治療が可能なエリスロポエチン
に関するペナサーダスら:「ブラッド」、第≦3巻、第!号、第tttr−/1
71頁、/りre年(P@nns+thmr −Das+ 、 at ml、。
Blood、JJ(j)、//6!−//7/(/りtu)〕及びハディ:「ア
メリカン・ジャーナル・オプ・ヘティアトリック・ヘマトロラー/オンコロジー
」。
第参巻、第15P/−/り4ji、1112年(Haddy 。
4人w、 Jour、 Pad、 B*matol 、10se@1.、 u、
/ タ l−/り4(lPt2)〕、並びにエリスロボエチンに富む血漿の注
入によるイ、ン・ビボの応答を基礎とする尿毒症のヒツジの食餌療法について記
し、更に慢性腎疾患を伴う貧血の治療剤としてit−、、ao日日間10年位E
PO/日の用量を提案するエツジ−バッハら=「ジャーナル・オブ・クリニカル
・インベストメント」、第741−巻、第2号、第1AJ4A−41E参/頁、
iyr参年(Imehbach、 at ml、、 J、 Cl1n、Inve
st、。
74C(J)、pp4AJ4cm4C4C/(15’r弘)〕参照。
更には、クレーン:「ヘンリー・フォード拳ホスピタルeメディカル・ジャーナ
ル」、第31巻、第3号。
第177−trip、lり13年(Krmm* 、 HenryFord Ho
5p、 Mad、 J−、J/ (J)、 / 77−Ifl(lりr3)〕も
参照のこと。
最近、米国だけで毎年/、 j 00.000人の貧血患者に、有効量のエリス
ロボエチンが治療目的で投与されるであろ5と予測された。例えば−「ザ・ワー
ルドOバイオチックeレポートJ (Tb@World Blot@ehRep
ort ) /りra年、第2巻:米国(二、−ヨーク州、ニューヨーク、オン
ラインーパプリケーシ璽ノズ社、tyre年)のモリノン:[バイオプロセッシ
ング−イノ・スペース・・・・・・アン・オーバービ、−(Bloproc@s
sing in 5pre@=−1!I Overview ) J、第!t!
7−!71頁参照。最近の研究によシ、各種の病態、疾患及び血液異常状態にお
いて、エリスロボエチン治療の有効性を予想する基礎が与えられた。ペドバトら
:「アクタ・ヘマトロギカ」、第77巻、第λ1i−x13W、tPra年(β
−サラセミア)〔V@dovmto、 at ml 、、 Aeta 、 Hm
ematol 、 7/e211−213(lPr4L)〕、ビチyxキーら:
ジャーナル・オプ・ペディアトリックス」、第1Oj巻。
第1号、第1z−、ttjl、tyr4c年(嚢胞性線維症ティッシュ・ジャー
ナル・オプ・オプステトリックス・アンド・ギネコロジー」、第20巻、第参号
、第30参−3II頁、lり13年(妊娠、月経における疾患)(Cotes
、 at sol 、 Br1t 、 J、0bst*t。
Gyn@aeol +@ タ<7(4C)、 3oo−zti(ivy3)〕、
ハガら:「アクタ・ペディアトリックス・スカンジナビア」、第72巻、第12
7−131頁、75Fr3年(早熟性早期貧血) (Rags 、 at al
、、ムeta 。
P@diatr、 5cand、、72.127−13 / (/ 91J))
、クラウスーウを一カーら:「アーカイプス・オプ・フィジカル・アンド・メデ
ィカル・リハビリチーV璽7J、第t!巻、第370−37u1iSIP!参年
(を髄損傷) (Claam −Walker 、 at al 、。
ムreb、 Pbys、Med、 R*bmb11.、 41 、 370−J
7参(/りr4L)〕、ダンラ=「ユーロピアン・ジャーナル僧オプ・アプライ
ド。フィジオロジー」、第52巻、第171−/12頁、tyr4!年(宇宙飛
行)(Dt+nn、 at m11Et+r、 J+App1.Physiol
。
r、t、tyr−trx(tyre)〕、ミラーら:「プリティッシュ・ジャー
ナル・オプーヘマトロジー」。
第52巻、第rat−tり0頁、1912年(急性の血液喪失) (Mille
r 、 at ml +@ Br1t 、J 。
Hasmstel、、 !2. !IL!−!り0(/りrx))。
ユドゥーメラ:「ジャーナル−オブ・レーバー−アンド・クリニカル・メディス
ン」、第io3巻、第φ号。
第379−!10及び第!r/−!I!頁、lりtu年(Udnpa、 at
ml 、、 J、 Lmb 、 C11II、 Mad、。
/(73(−)、174A−11Oandjr/−111(lPr4I−)〕、
リリップシラら=「ブラッド」、第43巻、第3号、第!Oコーray貢、lり
13年(老化) (Lipsehitx、 at at、、 Blood、A
3 (J )*zo2−toy(tyrz)〕、並びに、ダイニアツクら:「キ
ャンサー」、第!1巻、第を号、第ti。
/−/10&頁、lり13年(Dainiak、 at ml 、。
Cancer、j/(A)、/101−/10&(191J))及びシュワルツ
ら:「オトラリンゴロジー」。
第toy巻、第249−.172頁、1vy3年〔Schwartz 、 at
ml 、、 Otolaryngol 、、 / OF e コ tター27
2(lPt3)〕(異常な血球増生を伴う各種新生物疾患状態)。
血漿又は尿から高収率でエリスロボエチンを得ようとする以前の試みは、むしろ
不成功に終った。複雑で高度な実験技術が必要とされるが、一般には不純で不安
定な微量のエリスロボエチン含有抽出物を集められるにしかすぎない。
米国特許第4034713号明細書には、ヒツジ血漿からエリスロボエチンを部
分的に精製するための方法が記載されているが、低収率でエリスロボエチン含有
粗製固体抽出物が得られるだけである。
尿からエリスロボエチンを単離する初期の試みでは、不安定で生物学的に不活性
なそのホルモ7製剤が得られた。米国特許第trtsroi号明細書には、尿か
ら回収されたエリスロポエチン含有粗製物質の生物学的活性を安定化させる方法
が開示されている。得られるエリスロボエチン含有粗製剤は、称するところで4
’Lり04のエリスロボエチン活性を有しており、しかも安定である。
再生不能性貧血患者の尿からヒトエリスロボエチンを精製する別の方法が、ミャ
ケら、ジャーナル・オプ・バイオロジカル・ケミストリイ、第2j2巻、第1j
号、pp!!!r−jj&#(/977年1月i。
日) (Miyalce、 at ml 、、 J、 Blol 、 Chew
、、 Molコjコ、 NIl/j、pp!!!!−!!&参〕K記載されてい
る。この7エ程の操作には、交換クロマトグラフィー、エタノール沈殿、ゲp−
fl過及び吸着クロマトグラフィーが含まれ、2/4sの収率で、70.弘00
単位/mHの蛋白質価がある純粋なエリスロボエチン製剤が得られる。
タケザワらの米国特許第舊32’y、rao号明細書には1弱塩基性イオン交換
物にて健康なヒトの尿試料から「エリスロボエチン生成物」を製造する方法が記
されておシ、エリスロボエチン阻害効果のない低分子量生成物が得られたと述べ
られている。
1912年5月を日に公開されたスギモトらによる英国特許出願第二〇tよtJ
r7号明細書には、ハイブリッドとトリンパ芽球細胞の産生方法が述べてあシ、
哺乳類宿主増殖物か10 細胞/mlとなった後、培地に分配された細胞懸濁液
/ ml 当シ3〜参コ0単位のエリスロボエチン産生量があると報告されてい
る。達成されたとする最大の産生レベルでは、エリスロボエチン産生速度は、イ
ン・ビボ増殖系から細胞が移し変えられたイン・ビトロ培地において、ay−g
roa0単位/10 細胞/弘r時間と計算された(対応する米国特許第舊J7
7.113号明細書も参照)。多数の提案が新生物細胞をはじめとする組織源か
らエリスロボエチンを単離するためになされたが、収率は極めて低かった。例え
ば、ジェルクマyら=「エクスペリメンタル・ヘマトロジー」、第1I巻、第7
号、第!t/−11t頁、lりt3年(J*lkmam 、 at ml 、e
Expt 、Hematol 、、 / / (7) 、 j r i −z
r r (i?rJ))、タンプラノら:rp、N、ム、8.J(米国)、第t
o巻、第626ターtコア3頁、lり23年(Tambourln 、 at
ml 、、 P、N、ム、!1.(U、S、ム)。
to、4コルターAx73(/W13)〕、カツオカら=「ガン」、第7弘巻、
第zip −rate、/?r 3 年 (Kmtmaoka、 at ml、
、Gann、 71L、 !31L−!φ/(/りt3)〕、ハギワラら=「ブ
ラッド」。
第63巻、第参号、第tコr−rJ!頁、lりを参年(Bagivara、 e
t ml、、 Blood、 A 3 (参 )、 121−rJ!(lりr4
c))、及びチ1+1ツピンラ:「ブラッド」、第6a巻、第2号、第3参/−
J弘7貢、lりr4c年(Cboppin 、 mt ml 、、 Bleed
、 t u (コ)。
3at−J4E7(/りre))参照。
精製エリスロボエチンの取得のために利用される他の単離技術としては、免疫学
的操作がある。ポリクローナル血清由来のエリスロボエチンに対する抗体は。
動物、好ましくはラット又はウサギにヒトエリスロボエチノを注射することによ
シ得られる。注射されたヒトエリスロボエチンは動物の免疫系によシ外来抗原物
質として認識され、抗原に対する抗体の産生な誘導する。抗原物質による刺激に
感応する細胞が異なれば。
別の感応細胞から産生されたものとはわずかに異なる抗体が産生されて、循環系
に放出される。抗体活性)Lその血液を採取した場合に、動物の血清中に残存し
ている。未・精製の血清、又は血清免疫グロブリンG画分として精製された抗体
製剤は次いでヒトエリスロボエチン検出分析に用いられ、それと複合化するが、
その物質には大きな欠点がある。この血清抗体は個々の細胞から産生された多数
の異なる抗体からなるが、その性質上ポリクローナルであって、エリスロボエチ
ンのみではない粗抽出物中の成分と複合化する。
本発明の背景によって重要なのは1選択された抗原における一つの抗原決定基と
特異的に免並応答する一種の抗体のみを産生できるという継続細胞培養の開発技
術に関する最近の進歩である。一般的には、キスホルム:「バイテクノロジー」
、第3巻、第1号1gr7−43頁、lデt3年(Chisholm 、 H1
gkT@chnology、 Vol J、Nnl、 j7−A J (/ 1
13)〕参照。エリスロボエチンに対する「モノクローナル」抗体を得るために
細胞融合とハイブリッド形成技術を用い、更にヒトエリスロボエチンの単離と定
量化のためにこれらの抗体を用いる試みが行なわれた。−例として、ヒトエリス
ロボエチンに対スるモノクローナル抗体を分泌するマウス−マウスハイプリドー
マ細胞系の開発に成功したとい5報告が、リー−77ン:「7エデラル・プロシ
ーデインダス」の抄録第14c43号、第4cノ巻、第、to頁、1yta年(
L** −Baang、Abstract f@/ 参 6 J of Fed
、Proc、。
4At、z2o(tyrx)〕において抄録という形でなされた。別の例として
、モノクローナルエリスロボエチン抗体の産生及び使用に関する詳細な説明が、
ワイスら: rP、N、A、S、J (米国)、第72巻、第!4cat−sa
tyB、lり12年(Weiss 、at al、。
P、N、ム、S、(U、S、ム)、7り、!ll−4!−ratり(/りrコ)
〕にある、ササキ:「ビオメゾイカ0ビオキミカーアクタ」、第11巻、第82
02−8206頁、IPI3年(5asakl 、 Blomed 、 Blo
ehim 。
Aeta14Cコ(///12)、8202−8204 (15P1り”:J、
’rナガワら:「ブラッド」、第t#巻。
第2号、第317−368頁、/9rlL年(7@n@gawa。
etal、、Blood、4弘(J)、!!7−34@(/りr4c))、ヤナ
ガワら=「ジャーナル・オプ・バイオロジカルeケミストリー」、第2!2巻、
第5号。
第2707−2710頁、IPI44年(Yaaagawa 。
at ml 、、 J、Biol 、Ch@w −、コ!り(t)、2t。
7−27to(tりr#))、及び米国特許第1弓4tコμ号明細書も参照のこ
と。
更に1本発明の背景にあって重要なのは、天然蛋白質、糖蛋白質及び核蛋白質中
のアミノ酸配列と実質上同一である合成ペプチドの免疫学的活性に関する報告で
ある。更に具体的には、比較的低分子量のポリペプチドが、ウィルス抗原、ポリ
ペプチドホルモン等のよ5な生理学上重要な蛋白質の免疫反応に対し、時間及び
程度の点で類似した免疫反応に関与していることが示された。このようなポリペ
プチドの免疫反応の中には、免疫活性な動物において特異的抗体形成を刺激する
ことが含まれる。例えば、ラーナーら:「セル」、第23巻、第3Qターsio
頁% 1911年(L*rnsr。
・tIAl、、C@ll、 23.J(75’−310(/りr/)〕、ロスら
=「ネーチャー」、第λり昼巻、第6!参−Ajj頁、1911年(Ross
、at al +@ Nature eコタ蓼、At参−brt(tyrt)〕
、ウォルターら:rp、N、ム、S、J(米国)、第77巻、第5ty7−!2
00頁、lデto年(Waiter 、et ml +@P、N、^、8.(U
、S、A)、77、ztり7−!20o(tyro)〕、ラーナーら:rp、N
、ム、S、J(米国)、第7r巻、第3弘03−3#07貢、tyr1年(L@
rn@r 、 at ml 、、 P、N1人、8.(U、S、ム)。
7F、34c03−JILO7(IP1/)〕、つp Jb p−ら:rp、N
。ム、S、J(米国)、第7を巻、第弘1r2−arrt1i、/り11年(W
ait@r 、 st ml +@P、N、ム、S、(U、8.A)、71.4
AIr2−4crra(tyrt)〕、つ、yグら:rP、N、ム、8.J(米
国)、第7r巻、第71L/2−78/を頁、1yr1年(Wong 、 at
ml +@ p、N、ム、8.(JS、A)。
7F、744/J−71L/A(15Fr/))、グリーンら:「−にルJ、第
2を巻、第4c77−141774./りr2年(Green、 at ml、
、 C@ll、 21.4A77−ur 7 (/ F r 2 ) ) 、二
yグら: 「P、N、A、8.J (米国)、第72巻、第!322−j324
31./912年(N1gg 、at ml 、、P、N−ム、s、(ty、s
、ム )。
7り、!3コ2−!3コa(Zりr2)]、バロンら=「セル」、第2r巻、第
3りr−4Co aB、1912年(Baron、 at ml、、 C+ll
、 21.Jり!−#Oφ(LりfJ))、ドリースマンら:「ネーチャー」。
第223巻、第1sr−tto頁、1912年〔Dr*e@man 、 at
ml 、、 Nmt+or* 、コタt、/!!−/60(/りtコ〕〕、及び
ラーナー:「サイエンティフィック・アメリカン」、第2参1巻、第2号、第6
A−74Cji、1913年(L*rn*r 、 8el*ntlfieAm@
rlean * コIAr、NnJ、A&−74c(/りr3)〕参照。更には
、ペプチドホルモンの一次構造配列ではなく、その二次構造配列をおおむね有し
ている合成ペプチドの生物学的及び免疫学的活性に関するカイザーら:「サイエ
ンス」、第223巻、第2弘ター2!jig、/りty年(Kaissr 、
st ml +$ 8ei@nc@。
ココJ、PPコ弘5F−2!!(lりr参)〕も参照のこと。上記研究は、勿論
、エリスロボエチン(即ち実質的なアミノ酸配列の情報がまだ知られていなかっ
た物質)以外の蛋白質アミノ酸配列に関するものである。
共同所有に係る係属中のエグリー(Egri・)Kよシlりr3年2月参日に出
願され、欧州特許出願第071t m−を号として19144年を月22日に公
開された米国特許出願第ut4721A号明細書には、マウス−マウスハイブリ
ドーマ細胞系(ム、 T、C0C6第HBr、102号)が記載されておシ、こ
の細胞系は下記アミノ酸配列:
NH2−ム1a−Pro−Pro−Arg−L*u−目、s−Cyg−ム5p−
8ir−ムrg−Vat−L@w−Glt+−ムrg−Tyr−L@I−L@u
−G1u−ム1m−Lys−Coon。
からなるポリペプチドとも特異的に免疫応答する高度に特異的なモノクローナル
抗エリスロボエチン抗体ヲ産生ずる。ポリペプチド鎚は、ミャケら=「ジャーナ
ル・オプ・バイオロジカル・ケミストリー」、第25コ巻、第zzsr−zzt
u頁、1277年(Miymk* 。
at ml、、 J、 Biol、Ch@w、、2!2. !!1!−rsta
rtり77)〕の方法により単離され、ヒユーイック・エムら=「ジャーナル・
オプ1バイオロジカルーケミストリー」、第コ!を巻、第7タタ0−75’り7
真、tyrt年(Hawiek 、 M 、、 at ml +@ J 。
Blel、 Ch@m、、2!&、 7タタ0−7Pり7(IPI1)〕の操作
によジアミノ酸分析がガス相配列決定装置〔アプライド・バイオシステムス社(
ムppli・dBlosystems 、 Inc ) ) によって行なわれ
た成熟ヒトエリスロポエチンの最初の20個のアミノ酸残基に対応するものであ
る。別個のアミノ酸鎖に基づく1合成重を塩基鎖に対するポリクローナル抗体の
産生に関するスーラ:「グロシーディングス・オブ・ナシ、ナル・アカデミ−・
オブ・サイエンシズ」(米国)、第10巻、第363/−34!!頁、1913
年(Sue 。
at ml 、、 Free 、 Nat 、ムend、 8ei 、(U、S
、 A )。
10、ppJ&!/−34!!(IPIり〕及びシト9スキーら:[ジャーナル
・オプ・イムノロジカルΦメンッズ」、第j5’巻、第1r/−114頁、/り
r4A年(8ytovskt 、 at ml +@ J 、 Immnnel
。
も参照。
上記ポリクローナル及びモノクローナル抗体は、エリスロボエチンの定性及び定
量のためのイムノアッセイに使用される高度に有用性のある物質を提供し、更に
エリスロボエチンのアフィニティー精!1においても有用性を有するが、更に分
析、臨床試験及び例えば疾患組織がエリスロボエチン産生をになうことができな
い慢性腎疾患の治療のために、該物質の潜在的に広範な治療用途にとりて充分に
大量のエリスロボエチンを哺乳類源から単離することがこれらの物質によって容
易になし得るとい5のは成功しそうにない。したがって、哺乳類エリスロボエチ
ンを充分に特定化でき、しかも可能性のある診断的及び臨床的用途のためkそれ
を大量に供給し得る上で最良の見通しは、大規模なその化合物の微小生物合成を
もたらす組換え操作の実用化を成功させることにあると、当業者間では見られて
いる。
ヒト及び他の哺乳類種のエリスaボエチンをコードしているDNA配列を実験的
に単離する実質的な努力がなされたよ5であるが、誰も成功しなかったようであ
る。これは主に、エリスロボエチンをコードするDNA配列が従来の技術によシ
単離されるeDNムライズラリーを構成するよ5なm RN A K富む組織源
、特にヒト組織源、の欠乏に起因するものである。更K、エリスロボエチンのア
ミノ酸残基連鎖についてはほとんど未知であるため1例えばe D N A特に
ゲノムDNAライブラリーのDNム/DNムハイプリダイゼーシ冒ンスクリー二
ングにおいて安心して直ちに使用することができる長鎖ポリヌクレオチドプロー
ブを調製することができない。実際の例として、ム、T、C3C0HBr20り
で産生された上記モノクローナル抗体を得るために用いられる20個のアミノ酸
配列は、上記アンダーノンらの方法における。不明確なt0塩基オリゴヌクレオ
チドプローブの構築とは相客れないものである。エリスロボエチンのためのヒト
遺伝子はヒトゲノム内で「単独のコピー遺伝子」として存在しているらしく、い
かなる場合も、ヒトエリスロボエチンをコードする遺伝子物質はゲノムライブラ
リーに存在する総ヒトゲノムDNムのo、oooozs未満を構成するkしかす
ぎないと推定される。
現在までのところ、単離可能量の哺乳類エリスロボエチンの微生物発現における
使用に適したDNA配列を与える岨換え関連方法において、最も成功した既知報
告例でも、目標にはほど遠いものであったーー例として、ファーバーら:「エク
スベリメンタル・ヘマトロジー」、第11巻、第141−増刊号、抄録iot、
/り13年(Farb@r 、 at ai 、e Exp 、 H@m5te
l 、、 //。
5app、18. ムbstraet / 0 / (/ 5F r J )
)では。
フェニルヒドラジン処理ヒヒの腎臓組織からmRNムを抽出し、このmRNムを
アフリカッメガエル(X@rsopum 1m@マls )卵母細胸に注入した
が、それらの中に含まれエリスロボエチンの生物学的性質を示す「翻訳生成物」
の混合体がイン・ビトロで産生するのはむしろ一時的な結果であったと報告して
いる。更に最近において、7アーバーら:「ブラッド」、第42巻、第j号、第
1増刊号、抄録3タコ、第1コ2m’l!i、1り13年(Farb@r 、a
t ml 、、 Bload、 A 2. Nnj。
8upp −Nnj 、 ムbstraet Jタコ、at page / J
2 s(lりr3)は、カエル卵母細胞によるヒト腎臓mRNAのイン・ビト
ロ翻訳について報告した。その得られた翻訳生成混合体には、注入されたmRN
ムノI!It当シ、エリスロボエチン活性を有する翻訳生成物が220mU含有
されていると推定された。エリスロボエチンをコードしている外来性mRNムの
このよ5なイン・ビトロ翻訳量が(従来報告された、必要とする生成物へのヒヒ
mRNム翻訳量と比べて)著しく低いと認められたが、この結果は、ヒト腎臓を
、所望の遺伝子が単離され得る豊富なヒト腎eDNAライブラ9−構成エリスロ
ボエチン発現部位としてみなさせるものであると考えられた〔ファーパー:「ク
リニカル・リサーチJ、KJ/巻、第参号、第7J FA頁、/rrA(/りt
3)〕も参照〕。
米国特許出願第j A /、 028号及び第zr2irz号の出願以後、大腸
菌内で、ヒトエリスロボエチンCDNムとみなされていた物質のクローニングと
発現に関する一つの報告がなされた。簡単に言えば、多数のeDNAクローンが
大腸菌プラスミドに挿入され、β−ラクタマーゼ融合生成物がヒトエリスロボエ
チンの非特異的「エピトープ」に対するモノクローナル抗体と免疫応答性を有す
るととに着目されたのである。リーーファン=「プロシーデインダス参オプ・ナ
シ豐ナル・アカデミ−・オプ・サイエンシズ」(米国)、第it巻、第2701
−271λ%、19r#年(Lee−Ht+ang 、 ProC、Nat 、
ムsad 、 Sci 、(U、 B、ム)。
本発明は、その対立遺伝子変異体を4含む天然エリスロボエチンの一次構造形状
(即ち、アミノ酸残基の連続配列)の一部もしくは全部、及び−以上の生物学的
性質(例えば、免疫学的性質並びにイン・ビボ及びイン・ビトロでの生物学的活
性)を有する新規な精製単離されたポリペプチド生成物をはじめて提供するもの
である。これらのポリペプチドは、ゲノムDNAもしくはe D N Aのクロ
ーニング又は遺伝子の合成によって得られる外来性DNA#の原核もしくは真核
宿主での発現生成物(例えば、細菌、#母及び哺乳類の培養細胞による)である
ということによっても独特に特徴づけられる。を椎動物(例えば、哺乳類及び鳥
類)細胞における微小生物発現生成物は、自然の哺乳類細胞環境又は血漿もしく
は尿のような細胞外液におけるエリスロボエチンと関連性があるであろ5ヒト蛋
白質又は他の夾雑物とは全く関係がないということによって、更に特徴づけられ
るかもしれない。典型的な酵母(例11サツカロマイセス・セレビシェ(Smc
earomye*s e@r*vIs1am ) :)又は原核生物(例えば、
大腸菌)を宿主細胞とする生成物は、いかなる哺乳類の蛋白質とも関連性を有し
ていない、使用する宿主によりては、本発明のポリペプチドは哺乳類もしくは他
の真核生物の炭水化物によってグリフシル化され。
あるいはグリコジル化されないかもしれない。本発明のポリペプチドはまた、最
初にメチオニンアミノ酸残基(1番目の位置)を含んでいてもよい。
本発明の新規な糖蛋白質生成物には、その−以上の生物学的性質が得られるのに
充分な天然(例えばヒト)エリスロボエチンの複製である一次構造形状を有し。
天然(例えばヒト)エリスロボエチンのそれとは異なる平均的炭水化物組成を有
するものが含まれる。
誘発EjiVCよシ得られるを椎動物(例えば、COS −7及びCHO)細胞
は、イン・ビトロで継続した増殖が可能であって常に入手し得る最初の細胞であ
シ、培地で増殖させた場合、それらの培地中にて、ラジオイムノアラ七イにより
参r時間でIO個の細胞当り100単位以上(好ましくはjQO単位以上、最も
好ましくはtooo−zooo単位以上)のエリスロボエチンを産生ずることが
できる。
更k、本発明によって、初めて解明されたエリスロボエチンアミノ酸残基の連続
配列の全体的もしくは部分的複製である合成ポリペプチドが提供される。これら
の配列は、天然エリスロボエチンの一次、二次又は三次構造形状特性を有してい
るため、治療及び免疫過程でエリスロボエチノの生物学的活性なもしくは免疫学
的な代朋物として用いられるような、天然蛋白質に共通した生物学的活性及び(
又は)免疫学的性質を有しているであろ5゜これに付随して、標準的手段によっ
て得られ、このようなポリペプチドと免疫応答し、好マしくは天然エリスロボエ
チンとも免疫応答するモノクローナル及びポリクローナル抗体が提供される。
本発明では、サル及びヒト種起源のクローンDNA配列並びにそれから適切に誘
導されたポリペプチド配列についても解明しておシ、それらはそれぞれサル及び
ヒト種起源エリスロボエチンの一次構造形状を表わしている。
更に本発明によシ1本発明のDMA鎖を取シ込んだ新規な生物学的機能性のウィ
ルス及び環状プラスミドDNAのベクター、並びにそのようなベクターによ多安
定にトランス7オーメーシ嘗ン又はトランス7エクシ冒ンがなされた微生物(例
えば、細菌、酵母及び哺乳類の細胞)宿主生物も提供される。これに対応し。
外来性ベクター担持DNA配列の大規模な発現を促進する条件下において、この
ようなトランス7t−メーシ璽ン又はトランス7エクシ璽ンされた微生物宿主を
培養増殖させることからなる有用なポリペプチドの新′規製造方法、並びに増殖
培地、細胞ライセード又は細胞膜両分から所望のポリペプチドを単離する新規な
方法が1本発明によって提供される。
本発明で得られる微生物発現ポリペプチドの単離精製は1例えばプレパラティプ
・クロマトグラフィー分離、並びにモノクローナル及び(又は)ポリクローナル
抗体製剤を用いる免疫学的分離のよ5な従来の手段によって行なってもよい。
エリスロボエチンのアミノ酸残基が解明されたので。
本発明によυ、エリスロボエチンをコードするDNA配列の全体的及び(又は)
部分的製造がなされるが、そのDNA配列には1選ばれた非哺乳類宿主による発
現に「好適な」フードンの取シ込み、制限エンドヌクレアーゼ酵素による開裂部
位の具備及び容墨に発現するベクターの構成を促進する別の開始、終末又は中間
DNA配列の具備というような有利な特性が備えられている。これに伴ない、本
発明は、−以上のアミノ酸残基の同−性又は位置に関して天然型とは異なるが。
天然型の一部もしくは全部の性質を有しているエリスロボエチンボリペプチド類
縁体もしくは誘導体(即ち、エリスロボエチンの特定の残基な全てではないが有
する削除類縁体、及び(又は)−以上の特定の残基が他の残基で置換された置換
類縁体、及び(又は)−以上のアミノ酸残基がポリペプチドの終末又は中間部位
に付加された付加類縁体)の微生物発現をコードしているDNA配列の製造法(
並びにeDN人及びゲノムDMAの部位特定突然変異誘発による生成法)を提供
する。
本発明の新規なりNA配列は、エリスロボエチンの少なくとも一部の一次構造形
状及び−以上の生物学的性質を有するポリペプチド生成物の原核もしくは真核宿
主細胞における発現を確保するのに必要な全ての配列を含んでおり、この配列と
しては(息)表V及び■に示したDNA配列又はそれらの相補鎖、(bHa)で
定義したDNA配列又はその7ラグメントと(本明細書で説明したよ5なハイプ
リダイゼーシ璽ン条件又はよシ厳格な条件下で)ハイブリッド形成するDNA配
列、及び(c)遺伝暗号の縮重は別にして、上記(、)及び(b)で定義される
DMA鎖とハイブリッド形成するDNA配列が挙げられる。特に、(b)′にお
いては、サル及びヒトエリスロボエチンの対立遺伝子突然変異屋をコードし及び
(又は)他の哺乳類種のエリスロボエチンをフードするゲノムDNAfiが含ま
れる。また、特に、(C)では、エリスロボエチン、エリスロポエチン7ラグメ
ント及びエリスロボエチン類縁体をコードし、無を椎動物宿主においてメッセン
ジャーRNAの翻訳を促進するフードンを有していてもよい合成りNA配列が含
まれる。
本発明には・1表■の上流鎖ヒトゲノムDNA配列のDNム相補体部分によりコ
ードされたポリペプチド種、即チ、トラモンターノら:「ヌクレイツク・アシッ
ズ書リサーチ」、第12巻、第jOφ2−!O!り頁。
1yr4L年(Tramontano at al 、、 Nuel@ie A
eidgRes*mreb 、/ 2. p p j O#ター!O!り(tz
t弘)〕に記されたような「相補的な逆方向蛋白質」が含まれる。
本発明には、エリスロボエチン治療、具体的には貧血症の状態及び最も具体的に
は慢性腎疾患を伴うような貧血状態の治療に使用し得る、本発明のポリペプチド
生成物の有効量と適切な希釈剤、アジ為バンド及び(又は)担体とからなる医薬
組成物も含まれる。
本発明のポリペプチド生成物は、固体組織及び血液又は尿のような液体試料中の
エリスロボエチンの定性及び定量に有用な試薬とするために、検出可能なマーカ
ー物質と共有結合させて標識化してもよい(例えば125Iで放射線標識化する
)0本発明のDNA生成物もまた。(放射線標識及びビオチンのような非同位元
素標識のよった)検出可能なマーカーで標識化されていてもよく、ヒト、サル及
び他の哺乳類種の染色体地図におけるエリスロボエチノ遺伝子座及び(又は)そ
れに関連した全ての遺伝子群の座を決定するために。
DNAハイプリダイゼーシ璽ン過程で用いられてもよい。それらはまた、DNA
レベルにおけるエリスロポエチン遺伝子の欠陥を見出すために用いることができ
。
更には隣接する遺伝子及びそれらの欠陥を見出すための遺伝子マーカーとして用
いることもできる。
本明細書で詳細に記したように、本発明では更に。
マルチブル一本領ポリヌクレオチドを含む不均一な細胞もしくはウィルス試料に
おいて、配列未知の特定の一重鎖ヌクレオチドを検出するための重要な改良方法
も提供するが、この方法は下記のとおりである。
(畠)一様に変異した塩基鎖を有する標識化一本領ポリヌクレオチドプロープの
混合体が調製される。このプローブの各々は、被検ポリヌクレオチドに独特であ
る。と推定される塩基配列に対して潜在特異的に相補的である。
(b) 試料が固体基質に固定される。
(C) それに固定された試料を有する基質が、該試料のポリヌクレオチドとの
ハイプリダイゼーシ璽ンによらないで、ポリヌクレオチドが更にそれと結合する
のを抑制するように処理される。
(、i) それに固定された試料を有する処理済みの基質が。
全体的に相補性のポリヌクレオチド間でのみハイブリッド形成し易い条件下で、
一時的に前記標識化プローブの混合体と接触させる。次いで
(@)特定のポリヌクレオチドが、それと蚊標識化プローブ混合物内の全体的に
相補的なプローブとのハイブリッド形成反応の存在を監視することによって検出
される。これは標識化プローブの基質との非特異的結合に起因する標識化物質の
背景密度と比較して特定のポリヌクレオチド位置における基質上の標識化物質の
密度が高いということによシ証明される。
この操作は、DNム/DNム、RNム/RNム又はDNム/RNAハイブリッド
形成において、17〜20塩基を有するA4E、ixr、、tzt、ztx、1
02弘又はそれ以上の混合ポリヌクレオチドプローブを使用することが指示され
た状況下で特に有効である。
以下に記すよ5に、上記改良方法により、サル種起源のエリスロボエチンをコー
ドし、貧血サル腎細胞mRNムから誘導されたライブラリー内のeDNムクロー
ンを実際に同定することができた。より具体的にtLヒトエリスロボエチンのフ
ラクシ冒ンを配列させて導かれたアミノ酸配列情報に基づ<、1211本の一様
に変異した2 0− marプローブ混合体が、コロニーハイブリダイゼーシ璽
ン操作で用いられ、合計200.000のコロニーの中から7つのr+(陽性〕
」エリスロボエチン・cDNDNA−ンが同定された。更に特記すべきは1本発
明の改良操作を実施すること忙よυ、ヒトゲノムライブラリーを構成する/、
t 00.000の7クローンを迅速に単離することができたことである。
これは、ヒトエリスロボエチンの各種連続配列のアミノ酸分析による第二の12
1本の/7−m・rブローブドー緒に上記したlコを本の20−m@rプローブ
混合体を用いて実現されたものである。
上記で説明した操作は、@乳類ゲノムクローンを単離するためのDNム/DN人
ハイブリッド形成過程において、多数の混合オリゴヌクレオチドグローブを使用
した最初の公知例であシ、シかもeDNムクローンの単離において32本以上の
オリゴヌクレオチドプローブ混合体を使用した最初の公知例でもある。
本発明に多数の側面と利点があることは、本発明の実際に好ましい態様での実施
を説明している以下の詳細な説明を読むならば、当業者においては明らかとなる
であろう。
発明の詳細な説明
本発明によれば、ヒト及びサル種エリスロボエチノ(以下1時々rEPOJと略
する)のポリペプチド配列の一部又は全部をコードしているDNA配列が単離さ
れ、I!!f定化された。更に、サル及びヒト起源DNAは、イン榔ビボ及びイ
ン・ビトロのEPO生物学的活性のみならず、天然EPOの生物学的(例えば免
疫学的)特性も発揮する単離可能な量のポリペプチドを与える真核及び原核細胞
発現の主体をなした。
サル種起源のDNAは、化学的に誘導された貧血状態を呈し、その血清が免疫学
的測定によると正常なサル血清と比べて高レベルのEPOを含有するサルの腎組
織から得られたm RN人により構成されたe D N Aライブラリーから単
離された、EPOをコードするDNAを含む所望eDNムクローンの単離は、l
Jr本が混合され、放射線標識化されたコ0−m@rのオリゴヌクレオチドプロ
ーブのプールを用いて、DNムZDNムゴロニーハイプリダイゼーシ讐ンによシ
実現されタカ、コo o、 o o oコロニーの迅速なス/ IJ−二7/が
必要とされた。オリゴヌクレオチドプローブの設計は、ヒ)KPOの酵素的切断
と小試料の配列化により得られたアミノ酸配列情報に基づいた。
ヒト種起源のDNAはヒトゲノムDNAライブラリーから単離された。EPOを
コードするDNAを含むクローンの単離は、lJr本が混合された2 0− m
@rのオリゴヌクレオチドプローブの上記プールと、各種の酵素によるヒトEP
O7ラグメントから得られたアミノ酸配列情報に基づ<1.11本の放射線標識
化17−m@rプローブの第二のプールとを用いて、DNムZDN人プラークハ
イプリダイゼーシ17によシ行なわれた。
陽性のコロニー及びプラークは、20−m@rプローブのプール内の/A塩基鎖
サブセットを用いたクローンDNAのジデオキシ配列法によシ確認され1選択さ
れたクローンは、それによシコードされるgpoポリペプチドの一次構造形状を
減少させるヌクレオチド配列分析に供された。減少したポリペプチド配列は互い
に、またヒトEPOフラグメントのアミノ酸分析によシ得られた部分配列に対し
ても高度の相補性ケ示した。
選択された陽性のサルeDN人クローン及び選択された陽性のヒトゲノムクロー
ンは、それぞれ「シャトルJDNムベクターに挿入され、このベクターは大腸菌
に導、入されて、培養哺乳類細胞をトランス7エクシ冒ンするために用いられた
。トランス7エクシ冒ンされた哺乳類細脂の培養増殖によシ、培養液/ ml
当シ3000mHのEPOを含有していると推定される培地上澄標品が得られた
。
以下の鎖側は本発明の説明のために掲げられておシ。
特にサルeDNムクローン及びヒトゲノムクローンを:!−)’iるEPOの同
定に先立つて実施される操作、この同定のための操作、並びに発現系の配列決定
、生成及びこの系におけるEPO発現の免疫学的確認に関するものである。
更に臭体的には1例1はヒ)EPO7ラグメントのアミノ酸配列及びこの配列に
基づく放射線標識化プローブ混合体の調製に関する。例2は一般に%陽性サルe
DNムクローンの同定に必要な操作に関するものであ〕、このため動物の気量及
び動物血清の予備的ラジオイムノアッセイ(RIム)分析に関する情報が得られ
る。例3は、cDNムライブラリ−の調製、陽性クローンノコロ二−ハイプリダ
イセーシ夏7.X/9−ユング及び確認、陽性eDNムクローンのDNA配列並
びにナルEPOポリペプチドー次構造形状(アミノ酸配列)の情報に関する。例
弘は陽性ヒトゲノムクローンの同定に必要な操作に関するものであシ、このため
ゲノムライブラリー、プラークハイプリダイゼーシ璽ン操作及び陽性クローンの
確認に関する情報が得られる。例!は、陽性ゲノムクローンのDNA配列及びサ
ルEPO鎖の情報との違いも含めた、ヒトEPOポリペプチドアzノ酸配列の情
報に関する。例tは、陽性サルeDNムクローンから得られたEPOをフードす
るDNAを取シ込んだベクターの調製方法、CO5−7細胞をトランス7エクシ
璽ンするためのベクターの使用法及びトランスフェクシ冒7された細胞の培養増
殖法に関する。例7は、陽性ヒトゲノムクロー7から得られたEPOをコードす
るDNAを取込んだベクターの調製方法、CO3−/細胞をトランス7エクシ璽
ンするためのベクターの使用法及びトランス7エクシ璽ンされた細胞の培養増殖
法に関する。例tは、例を及び7におけるトランス7エクシ璽ンされた細胞の培
養増殖によシ得られた培地上澄で実施されたイムノアッセイ法に関する。例りは
1例を及び7における微生物発現によるEPOのイン・ビトロ及びイン・ビボ生
物学的活性に関する。
例10は、チャイニーズハムスルー卵巣(rca。
」)細胞をはじめとする。ナル種EPOeDNム及びヒト種ゲノムDNAについ
ての哺乳類宿主発現系の調製に関する。例1/は、大腸菌及び酵母菌の宿主細胞
での発現のための多数の優先フード7をはじめとする。
ヒト種EPO及びEPO類縁体をコードする合成遺伝子の調製及びそれに基づく
発現系に関する。例12は。
例IIの系における発現生成物の免疫学的及び生物学的活性面に関する。
ヒ)EPOを尿から単離し、トリプシン切断させて。
約100〜tryビフモル量の17個に分断されたフラグメントとし、単離した
。
フラグメントに任意に数字を付し、ガス相配列決定装置(アプライド・バイオシ
ステムス)を用いて微細配列順序分析によジアミノ酸配列を分析し、以下の表1
1IC示した配列情報を得た。表では、単一文字符号が用いられておプ、rXJ
は明確に決定されなかった残基を表わす。
表 I
T44m A−P−P−R
T≠b G−に−L−K
T5’ A−L−G−A−Q−K
T13 V−L−E−R
T/J A−V−3−G−L−R
T/、r L−F−R
T2/ K−L−F−R
Tコよ Y−L−L−E−A−K
TコAa L−I−C−D−8−R
Tコアb L−Y−T−G−E−A−C−RT27 T−I−T−A−D−T−
F’−RT2r E−A−I−8−P−P−D−A−A−M−A−A−P−L−
R
TJOE−A−E−X−1−T−T−G−X−A−E−H−X−8−L−
N−E−X−1−T−V−P
TJ/ V−Y−8−N−F−L−R
Tjj 5−L−T−T−L−L−R
T3s V−N−F−Y−A−W−K
TjJr G−Q−A−L−L−V−X−8−8−Q−P−W−E−P−L−
Q−L−H−V−D−に
−ブ
B、オリゴヌクレオチドプロ 混合体の設計と調裏表IK示したアミノ酸配列に
関し、混合プローブ操作がe D N A及び(又は)ゲノムDNAライブラリ
ーでのDNA/DNAハイブリッド形成操作に適用し得るかにつ込て確認する目
的で、遺伝暗号の縮重関係を精査した。この分析では、フラグメン)NnT J
jの中に7つのアミノ酸残基(Val−Aan−Phe −Tyr −Aim
−Trp −Lye ) が存在していたことが判明したが、この鎖はコ0塩
基対につ込て可能な722個のDNA鎖の5ちの一つをコードして偽るというこ
とにより独特に特徴づけることができる。ixr個の20塩基鎖オリゴヌクレオ
チドの第一の組は、したがって下記表■に示した配列に従い、固体支持体上での
標準ホスホアミデート法〔例えば、ビューケージら;「テトラヘドロン−vター
ズ」、第22巻、第1try−irt2頁、1911年(Beauaag@、
at ml、、 Tetrmhedron L@tt@−ra、 2 J 、
p p / I jター/rt2(/りt/))参照〕によシ合成される。
表 ■
@ @ −Val−ムan Phe Tyr Alm l 4j’ CAA T
TG AAG ATG CGA ACCTT−5′TA A ム T
Q G
CG
更に分析すると、フラグメントNo−T j rの中に1tつのアミノ酸残基(
Gin−Pro−Trp−Glu−Pro−L@a )の存在が確認され、それ
に基づけば、下記表■に示したよ51C7λを個の混合オリゴヌクレオチドの/
7−m@rプローブのプールを調製することができる。
j’ GTT GGA ACCCTT GGA GA −よ′CT CTA
オリゴヌクレオチドプローブを%T4ポリヌクレオチドキナーゼ(NEN)を周
込て7!00〜1000C1/mmol (I CN )のrノ2P−ATPK
よシ!′末端で標識化した。
例 コ
A、サルの処理操作及びRIA分析
メスのカニクイザル(Cyncmolgus monkey )マカカ−77シ
キエラリアス(Maeaem faacicularlam )(25〜3kg
、/、j−2年齢)に l、J及びj8目; t 2. r rng/’kgの
用量でpH7,0の塩酸フェニルヒドラジン溶液を皮下注射して地理した。ヘマ
トクリット値をそれぞれ注射する前に測定した。78目に、即ちヘマトクリット
値が初期値から2j%低下した際、塩酸ケタミンコよmg/k gを投与して、
血清及び腎臓な採取した。採取物を直ちに液体窒素で凍結し、−70℃で保存し
た。
B、EPOの81人
試料中のEPO定量のためのラジオイムノアッセイ操作を以下の操作に従い実施
した。
エリスロボエチンの標準又は未知試料を37℃で2時間抗血清と一緒にインキ島
ベートした後、試験管を氷冷し、″5ニー標識化エリスロボエチンを加え、管を
12時間以上0℃でインキ島ベートした。各試験管には、希釈免疫血清よOμl
、 I−エリスロボエチンIO,000epm、hラシロールj#1及びgpo
標準もしくは未知試料0〜コ!0μlからなり、残部が0. /IBgム含有P
BSであるインキ為ベート混合物!00111が入りていた。使用した抗血清は
、ヒト尿エリスロボエチンの純粋なl−標品で免疫されたウサギの第二試験血液
でありた。試験のための最終的抗血清希釈液は、抗体−結合 I−EPOが入力
能カウント数の10〜コ0sを超えないよ5に調整された。一般に、これは/:
10,000〜/ : 100,000の最終的抗血清希釈液に相当した。
抗体−結合125エーエリスロボエチンは、スタフ人(staph A ) /
j Oμlの添加によシ沈殿した。go分間インキュベートした後、試料を遠
心分離し、ペレットを0./ j M NaCl、 2 rnM E D T
A及びo、o r *トリトンx−ioo含有/ Orn M )リス−HC1
0−77mlで二回洗浄した。洗浄したペレットをガンマーカウンターテ計測し
1254−エリスロボエチン結合体の優をめた。免疫前の血清のカウント数を
、非特異的沈殿につ−て補正するため、全ての最終値から差し引い九未知試料の
エリスロボエチン含量を標準曲線としてめた。
上記操作を、未処理サル血清のみならず、前記入部で得られたサル血清にも適用
した。正常血清値を分析すると含有量は約J A mU/m 1であったが、処
理サル血清では含有量は/ 000〜/ 70(1mU/mlであった。
例3
A、サルe D N Aライブラリー
メツセンジャーRNAを、チャーブウィンら=「バイオケミストリー」、第tr
巻、第j2り≠頁、lり7り年(Chirgvin 、at al、、Bloe
h@mtmtry、r二r。
pj2り4c(lり7り)〕のチオシアン酸グアニジニウム法によつて正常な貧
血サル腎臓から単離し、ポリ(人)”mRNAを、マニアテイスら:「そレキエ
ラー・クローニング、ア・ラボラトリ−・マニユアル」(lりt2年、ニューヨ
ーク州、ハーノ(−、コールトスプリンゲス、コールトスプリンゲス・ハーノく
−・ラボラトリ−) (Maniatls、 at al、、” Mo1ecu
lar CC1o−n1n 、 A Laboratory Manual”(
Co1d Springs Har−boa Laboratory 、 Co
1d Sprlngs 、 Harbor、 N、 Y、、 /りtλ)〕第1
り7−/りを頁に記載されているよ5に、オリゴ(dT)−セルロースカラムク
ロマトグラフィーで二回精製した。e D N Aライブラリーを、オカヤマら
:「モレキュラー9アンドーセルラi11バイオロジー」、第2巻、第141−
170頁、tyrコ年(Okayama、at al、、Mo1. and C
s+11. Biol、、2 、p pitt−iyo<1yr2>〕の一般的
方法の修正法によシ調製した。本発明での好まし込操作のキーポイントは以下の
とおルであった= (1) 11 U Crを唯一のベクターとして使用し、P
it Iで切断し、次いでぶ0〜10塩基鎖のオリゴdTの尾部をつけた、(2
)H1ncII切断によシベクターの一端からオリゴdT尾部を取り除いた、(
3)第一の鎖の合成とオリゴdGの尾部づけを公表された方法により実施した、
(4) Ram Hl 切断によりベクターの一端からオリゴdG尾部を取り除
いた、及び(5) D NAによるRNA鎖の置換には、オリゴdG尾部つきベ
クターよりも3倍過剰の2つのリンカ−(GATCTAAAGACCGTCCC
CCCCCC及びACGGTCTTTA)を用−た。
B、サルe D N Aライブラリーをスクリーニングするためのコロニーハイ
プリダイゼーシ璽ントランスフォーメーションを受けた大腸菌を、!Oμg/r
nlのアンピシリン含有栄養平板上に、lOloXlOプレート当9りOO0コ
ロニーの密度で分散させた。ジーン拳スクリーン・フィルター(Gone Se
rmonfllter ) にニーイングランド・ヌクレア・カタログNnNE
F’−タ7コ)をBHI−CAMプレート〔バク) (Bacto )脳心臓浸
出液77 g / Lカザミノ酸λg/L及び寒天/ jg/L−クロラムフェ
ニコール!00μg/ml含有〕にて予め湿潤させ、プレートからコロニーを採
取するのに用いた。コロニーを同一の培地で12時間以上増殖させて、プラスミ
ド複製数を増やした。
増殖シたコロニー(コロニ・サイド・アップ)を、以下の溶液でそれぞれ飽和さ
れた2枚のワットマン3MM紙上にフィルターを連続的におくことにより処理し
た:
(1)5分間は7mMグルコース−λjmM トリス■C1(pH1,0) −
/ OrnM EDTA (pHLO)、(2)10分間は0.6 M NaO
H、及び(3)3分間は1.OMトリスHCI(pH7,7)フィルターを次い
で、IO”CkC″Cコ時間減圧乾燥させた。
フィルターを次に、プロテイナーゼにで切断し、緩衝液K (0,/ M トリ
スHC1(pHr、0 ) −0,/ j MNaCl −/ OmM EDT
A (pHr、2 ) −0,コ*SDS〕中にグロテアーゼ酵素j0μg 7
m 1を含む溶液で処理した。具体的には、溶液jmlを各フィルターに加え、
55℃で30分間切断処理し、しかる後溶液を除去した。
フィルターを次いで、プレハイプリダイゼーシラン緩衝液(jx S S p
v、 −o、s%5DS−100μg/m 1sB大腸菌DNA−よXBFP)
4cmlで処理した。
プレハイブリダイゼーシ7ン処理を5!℃で、おおむね参時間以上行な−5その
後、グレハイプリダイゼーシ1ン緩衝液を除去した。
ハイブリッド形成操作を以下の方法で行なった。各フイ)Lll−に、表■の/
21のプループ配列(gpv混合体とされる全ての混合体)をそれぞれ0.02
jピコモル含有するハイプリダイゼーシ冒ン緩衝液(tXS S P E −
0,!チ5DS−酵母菌tRNA/717μg/ml ) j mlを加え、フ
ィルターを≠j℃で20時間保持した。この温度は、全てのプローブについて計
測された解離温度(Td)の最低のものよりコ℃低かった。
ハイブリッド形成後、フィルターを振盪器にて10分間、室温で+ x s s
c −o、iチSDSによフ3回洗浄し、ハイブリッド形成温度(4Lr”c
)FCて2〜3回ぶX5SC−/’%SDSで洗浄した。
フィルターのオートラジオグラフィーにより、スクリーニングされた200,0
00コロニーの中から7つの陽性クローンが見出された。
推定されるサルc D N Aクローン(73クローン)の一つの最初の配列分
析が、ウオレスら二「ジーン」、第1G巻、第コ1−26頁、1yrt年(Wa
llaea 。
*tal−、G@ns、/4.pp2/−26(/Plr/)〕の方法を修正し
て確認のために行われた。即ち、r3のサルc D N Aクローンからのプラ
スミドDNAをEco RI で切断して直鎖状となし、沸騰水溶上で加熱して
変性させた。ヌクレオチド配列をサンガーら:「P、N、A、S、J (米国)
、第7≠頁、第J−m−167頁、1277年(Sanger 、 at al
−、P−にんS、 (U、S、A ) 、 7上、pp−r弘63−j4A67
(/り77)〕のジデオキシ法で調べた。/Gの配列からなるEPVプローブ混
合体の一部を連続的反応のプライマーとして用すた。
C,サルEPO(IDNA配列
!r3のクローンのヌクレオチド配列分析をメツシング:[メソッド・イン・エ
ンザイモロジーJSfa101巻、第一〇−71頁、/913年(Messin
g 、 Me−thods inEnzymology、/I1. pp20−
71 (/りt3)〕の方法に従って行なった。表■に示したのは、t3のクロ
ーンにおける約1too塩基対のEC。
RI / Hlnd mクローン化フラグメントの予備的な制限地図分析結果で
ある。制限エンドヌクレアーゼ酵素認識部位のおおよその位置は、3′塩基から
5′末端フラグメントのEco R1部位までの数によって表わされる。
ヌクレオチドの配列は、重複するフラグメントを重ね合せることを目的として、
個々の制限フラグメントを結げることによシ行なわれた。例えば、C113の制
限フラグメント(lllまでの5atIJ A / jコ弘までの5taa I
)におけるヌクレオチド分析で得られる鎖情報の重複、並びにC7jのフラグ
メント(1124LまでのAlu I / j OJまでのnstgm)Kおけ
る逆方向の配列である。
1咀jA ///
SmaI /10
BatEII 203
SmaI 32弘
Patl 弘26
Alu I ≠30
拒I 弘≦を
約/Juコ塩基対(j’ Sau j A部位からEeo RI部位及びHin
d m部位までの範囲内で)の配列を決め、全ての解読可能な構造を分析して、
表Vに示したDNA及びアミノ酸鎖の情報を解明することができた。表中、成熟
EPOのアミノ末端と推定される最初のアミノ酸残基(前述したコOのアミノ末
端残基配列分析と対比させて確認されるような)は、数値の+lで示されている
。成熟蛋白質アミノ酸鎖にお−で一番目の残基である最初のアミノ末端アラニン
残基の「上流」に位置していてメチオニンを特定化するATG:r)’y(−コ
アで示される)の存在は、成熟BPOが循環系に入る前に切除されるコアのアミ
ノ酸「リーダー」領域を含む前駆体型として、F:、POが細胞質中でまず発現
される可能性のあることを示している。ポリペプチド中の潜在的グリコジル化部
位は本で示されて−る。翻訳領域の分子量は21//7ダルトンであり、成熟サ
ルEPOを構成するポリペプチドのits残基の分子量は/1234ダルトンで
あった。
表Vのポリベプキド鎖は、例えばホップら:「P。
N、A、S、J (米国)、第7を巻、第312グー3tコを頁、tyri年(
Hopp、 at ml、、P−N、 A、 S、 (U−8,人、)、7r、
ppJr244−31.11(/1rl)〕、カイトら:「ジャーナル・オプ・
バイオロジー」、第1j7巻、第103−−132頁、1112年(Kyta、
et al−、J、 Mo1. Biol、、 / j 7、pplor−t
3x(iりtコ)〕及び(又は)s−,−ら:「バイオケミストリー」、第1J
巻、第22−u4cj頁、lり74C年(Chou、 at al、、 Blo
eh@m、/ J %p pコココーコup(tり74L)〕及び「アドパンシ
ズ會イン・エンザイモロジー」、第V7巻、Biol−417頁、lり7l年(
Advance ln Enzymology 、 # 7 、 p p #z
−pyctり7r)〕の方法によシ、高度に親水性の領域及び(又は)潜在的に
高度な免疫原性領域を示す二次構造特性の存在に関する分析が容易になるであろ
5゜ホップらの方法によるコンビ為−ター補助分析ハ、カリフォルニア州、ハロ
アルド、エニバーシティアペニs、 / 2≠のインテリジェネティクス社から
入手可能なPEPレファレンスのセクシオン4.7)C示されたプログラムによ
り実施可能である。
ローンら:「セル」、第tr巻、第!!!−jt≠3頁、/り7り年(Lawn
、 st al−、Ce1l、 / r %p p jJJ−1443(lり7
り)〕の方法によシ調製されたch4!ムファージ由来ヒト胎児肝ゲノムライブ
ラリーを得、プラークハイプリダイゼーシッン分析で使用するために保存した。
一色
ファージ粒子を溶解し、DNAを、シーンスクリーン・プラス・フィルタにニー
イングランド・ヌクレア・カタログ階NEF−タフ4)及びNZYAMプレート
+1(lリットルにつき、NaC1j g %MgCl2−4H2Oコg、NZ
−アミンムtog、酵母エキスrg、カザミノ酸2g、マルトース2g%及び寒
天)を使用するのではなく、ウー:「メソッズ・イン・エンザイモロジー」、第
tr巻、第Jr9−39J−頁、/97り年(Woo、 Methods In
Enzymology、 ir、 p p J rター32!(lり7り)〕
の方法によル、フィルター(フィルター当夛jo、 o o oプラーク)に固
定した。
風乾したフィルターを20℃で1時間焼成し、吹込で例3のBに記したように、
プロテイナーゼにで消化した。プレハイブリダイゼーションを55℃で参時間以
上/MNaC1−/チSDS緩衝液で行ない、しかる後衝液を除去した。ハイブ
リッド形成及びノ飄イブリッ後洗浄を例3のBに記したように行なった。EPv
で示されるlコrの20− marプローブ混合体及び(EPQ混合体で示され
る)表■の/21の/ 7− marプローブ混合体を周込た。ハイブリッド形
成は、EPVプローブ混合体を用い、4!r”cで行なわれた。EPQプローブ
混合体ハイブリッド形成は≠t℃、即ち混合体中の最低の計測Td値よりp”C
低い温度、で行なわれた。再ハイブリッド形成のためのハイブリッド形成グロー
ブの除去を、/X8SC−0,/チSDSと一緒に2分間煮沸することによシ行
なった。フィルターのオートラジオグラフィーによシ、調べられた4!Oo、
o o oのファージプラーク中3つの陽性クローン(いずれのプローブ混合体
とも反応する)が見出された。
EPOをコードしているような陽性クローンの確認が、ってなされた。この操作
によっても、ゲノムDNA鎖における多数のイントロンの存在が実証された。
例 !
(λhE/で示される)陽性クローンの一つのヌクレオチド配列分析を行なった
が、これまでに得られた結果は表VIK示されている。
表■中、最初のDMA配列は、と)IPO遺伝子の翻訳部分の直前の非翻訳配列
と思われる頂部の620塩基を示す、より具体的には、その配列は、リーダー配
列(「前記列」)における最初の4つのアミノ酸(−27〜−24)をコードす
る翻訳DIム領域まで続<5’末端遺伝子からなっているようである。読取り開
始をコードする遺伝子の前に位置する鎖中の4つの塩基対はまだ明確には確認さ
れなかったため、rXJで表わされている。次いで、約639塩基対(そのうち
439塩基対が配列されたが、残りの200塩基対は「工、S、」で表わされて
いる)からなるイントロンに続いており、翻訳されるポリペプチドの残基−23
として示されたグルタミンのコドンの直前に位置している。その直後に続くエキ
ソン鎖は、(成熟ヒトEPOのアミノ酸鎖残基+1として示される)アラニン残
基から、+26のスレオニンを特定化するコードンまでのアミノ酸残基なコード
していることが判明し、しかる後具体的に示した256塩基からなる第二のイン
トロンに続いている。このイントロンの後、27〜55のアミノ酸残基のエキソ
ン配列が続き、その後612塩基対からなる第三のイントロンが始まる0次のエ
キソンはヒトIPOの56〜115の残基なコードしており、次いで特定化され
た134塩基からなる第四のイントロンが始まる。第四のイントロンに続くのは
、第116〜166の残基なコードするエキソンと「停止」コードン(〒GA)
である、最後に、表■では、ヒトIPO遺伝子の非翻訳3I領埴と思われる 5
68塩基対鎖を明らかにしているが、rXJで示される2つの塩基対はまだ明確
には配列法めされなかった・表■はこのように、166個の特定のアミノ酸残基
の成熟ヒトIPO(推定分子量−18,399)の−次構造形状(アミノ酸配列
)を確認するのに役立つ6表で同時に示されているのが、ヒト遺伝子オペロンの
プロモーター/オペレーター機能にとって重要なsl −3’Dliム鎖に石う
、27残基のリーダー配列をコードするDMA配列である。成熟ヒ)XPOポリ
ペプチドの潜在的グリコジル化部位は、表中に*で示されている。表■の特定の
アミノ酸配列がヒトエリスロポエチンの自然発生的対立遺伝型のそれを構成して
いる可能性があることに注意すべきである。この位置に関する支持が、残基12
6において表に示したセリンと対立するメチオニンを有する多(のエリスロボエ
チン分子の発見に至った、尿中エリスロボエチンの単離物を配列するという長年
の努力の結果の末に見出された。
以下の表■はヒトおよびサルのEPOにおけるポリペプチド配列の相同性の範囲
を示している。表中の上部の連続列において、−文字の符号は残基−27で始ま
るヒ)RPOについて誘導翻訳されたポリペプチド配列を示すために用いられて
おり、下部の連続列は指定の残基−27で始まるサルipoについて誘導された
ポリペプチド配列を示している。*は、配列相同性を強調するために用いられて
いる。誘導されたヒトおよびすfi/l P O配列は、(ヒト)における部位
116で「付加的」リジン(K)残基な有していることに着目すべきである。表
■と相互に参照することKより、この残基が丁度ゲノム配列において推定される
mRNムのスプライス部位にあることが明らかとなる。ヒトポリペプチド配列に
おけるリジン残基の存在は、下記例7でヒトゲノムDNAによりトランスフォー
メーシ嘗ンされたaoa−1細砲から単離されたmRNムより得られるヒトcD
Mム鎖クローンを配列するとと忙よりても更に確認された。
例 6
例3の操作で得たサルcDliAによりコードされるxpoポリペプチド物質な
単離可能な量で微生物合成するために量初の試みとして選択された発現系は、哺
乳類宿主細胞のうちの一種(即ち、00B−1細胞、A、T、O,O,NO,0
RL−1650)であった。その細胞は。
大腸菌宿主(IIBR322由来DIムの存在下にて)および哺乳類宿主(sv
4oウィルス由来DNAの存在下にて)内で自律的に複製することが可能な「シ
ャトル」ベクターによりトランスフェクシ曹ンされた。
更に具体的には、発現ベクターは以下の操作により調製された0例3の83のプ
ラスミドクローンを大腸菌で増殖させ、約1.4kbのサルmpoをコードする
DNAを1aoR工およびHlna m切断により単離した1分別して単離され
たのは、約4.QkbのpBR322由来aina■7’Sal Iフラグメン
トであった。
約30 bpのXao R工/5axIrリンカ−」7ラグメントがM13mp
IQR1F DNA (PエンドLラボラトリーズ)から得られた。このりンカ
ーは連結したILe+oR工 粘著端を含んでおり、88t 1.8ma I、
BanHIおよびXba X認識部位、更には8al E 付着端に続いている
。上記3つのフラグメントは約5.4kbの中間プラxjド(rplR8J )
の形成のために連結されたが、このプラスミドにおいて、LPODIムは有効な
制限エンドヌクレアーゼ認識部位の「バンク」近傍の一端に位置していた。pl
R8を次いでHl、namおよび8al lで消化すると、I!fPo DNA
および1coRIから8”XI(M13ml)10)までのリンカ−が得られた
。10.41cbの7ラグメントを約4.9kl)の11BR322のBam
HI / 8al Iおよび約30bpの他のM l 3 !IIP 10−B
in+1111/BanELI RF7ラグメントリンカーと結合させた。M1
3リンカ−フラグメントは、mindm粘着端、それに続(Pat 1.B&l
1%Xba I 認識部位およびBamHI粘着端という特徴を有していた。
結合生成物は、再び、制限部位バンク近傍の両端KIIiPODNAを有00B
−1細胞におけるXPODNム発現のために選択されたベクター(「p D S
V L I J )を予め調製し、大腸菌に文選側および自律的に複製させた
。これらの特徴は、pBR322ヌクレオチド2448〜4362の領域に複製
起点とアンピシリン耐性遺伝子DMJh鎖が存在していることにある。この配列
は、ベクターに取込まれる前に、H1nam認識部位をヌクレオチド2448に
直接接合させるリンカ−を付加することにより構造的に変換された0選択された
ベクターの他の有用な特性としては、cos−1細胞において自律的に複製し、
また哨乳動物細胞中で機能するウィルス性プロモーター配列が存在し得る能力が
あった。これらの特徴は、8V4Qゲノムにおけるヌクレオチド数5171〜2
70の342 bp配列に存在する複製DNA配列および「後期遺伝子」ウィル
ス性プロモーターDNA配列の起点により示される。唯一の制限部位(Bami
LI )をベクターにつけ、市販のリンカ−〔コラボレーティプ・リサーチ(C
o11aboratinθRe5earch)]を用いてウィルス性プロモータ
ー配列に直接接合させた。更にベクターには、「後期遺伝子」ウィルスmRNム
ボリアデニル化信号(通常、転写ターミネ−ターされる)を有する237塩基対
配列(SV4(1)ヌクレオチド数2553〜2770に由来する)が取込まれ
ていた。このフラグメントは、ベクターにおいて、「後期遺伝子」ウィルス性プ
ロモーターから唯一のBam 117部位までに対応し、適切に配向していた。
更に、ベクターには、ウィルス性プロモーターとターミネータ−との間の配列に
おいて、唯一のBamHi部位に挿入された遺伝子の潜在的転写に関与しない部
位に別の哺乳類遺伝子が存在していた〔哺乳類遺伝子は、ガッサーら:「P、N
、ム、B、J(米国)S第79巻、第6522−6526頁、1982年(Ga
55er、et al、、 P、N、jl、S、 (σ、8.A)。
79、 pl)6522−6526 (1982))のように、プラスミドpM
G−1から単離された約2,500bpOマウスジヒドロ葉酸レダクターゼ(D
IILPR)小遺伝子からなっていた〕。再び、プラスミドp D 8 V L
1の大きな機能的成分は、5V4QDNムのヌクレオチド5171〜z70(
342bp)および2553〜2770(237’ll)に沿ったpBR322
のヌクレオチド2448〜4362からなる。
例えば、上記マニアナイスらの方法により、iP。
をコードするDNAをBamHiフラグメントとしてプラスミドp B R−R
P Oから単離し、BamHIで切断されたプラスミドp D S V L 1
に結合させた。制限酵素分析を行ない、2つの得られたクローンベクター(複製
ベクターEおよびL)が正確罠配向してIPO遺伝子が挿入されたことを確窮し
た。プラスミドpD8vL−M1mを示した第2図参照、誤まって配向したn’
Eo遺伝子を有するベクターは、正確に配向したLPODNA を有するベクタ
ーでトランスフォーメー 、シランされた宿主のKPO発現量を測定するための
トランス7エクシlン実験において、抑制的制御体として使用するために保存し
た。
キャリアDNA(マウス肝および牌DNA)と結合したベクターH,L、IP、
!およびOを用い、リン醸カルシウム微細沈澱法により、二重5 Q mmプレ
ートをトランスフエフシロンした。二重50 !:l!IIプレートはまた、「
にせ」のトラン7オーメーシ1ノ抑制的制御体であるキャリアDNAによっても
トランス7エクシ冒ンされた。5日後、全ての培地について、天然EPOの免疫
学的性質を有するポリペプチドの有無に関し試験した。
A、00B−1細胞を含む第−mpo発現系ヒトゲノムもDNA I!POクロ
ーンによりコードされたヒトIPOポリペプチド物質を単離可能な量で微小生物
合成する最初の試みのために選択された系は、また哺乳類宿主細胞(即ち、oo
s−1細胞、ム、T。
0、O,No、0RL−1650)でも発現した。ヒトBEO遺伝子を、まず、
大腸菌宿主(pBR322由来DNムの存在下にて)および哺乳類細胞系aos
−1(8v40由来DIムの存在下にて)内で自律的に複製することが可能な「
シャトル」ベクターにてまずサブクローン化した。iPo遺伝子含有シャトルベ
クターを次いでcos−1にトランス7エクシ曹ンした。BPOポリペプチド物
質がトランス7エクシlンされた細胞から産生され、細胞培地に分泌された。
更に具体的には、発現ベクターは以下の操作によりv4裂された。ラムダクロー
ンλhmlから単離され、ヒトゲノムmpo遺伝子を含むDNAをBamHIお
よびH1nam制限エンドヌクレアーゼで消化して、全RPO遺伝子を含む5.
5kbDNム7ラグメントを単離した。このフラグメントな、同様に消化された
細菌プラスミドpi]08(ベセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ社(Beth
ssda Re5earch Laboratories。
工nc、))と混合し、結合させて、この制限フラグメントの簡便な供給源とな
る中間プラスミド「pσ0B−BnBJを得た。
cog−1細胞におけるIBPODNA発現のために選択されるベクター(p
814日Bt)を予め調製した。
プラスミドp 87481 tは、大腸菌における選択および自律的な複製をな
すDNA配列を含んでいた。これらの特徴は、細菌プラスミドpBR322のヌ
クレオチド2448〜4362領域KW製起点およびアノビシリフ耐性遺伝子D
Nム配列が存在していることにある。この配列を、ヌクレオチド2448に直接
連結したminam認識部位を付与するリンカ−の付加により構造的に変換した
。プラスミドp 814 a l tも、00B−1細胞において自律的に複製
することができた。この特徴は、5v40のウィルス複製起点を含む342 b
pの7ラグメント(ヌクレオチド数5171〜270)にあった、このフラグメ
ントを、 l!1aoRI認識部位をヌクレオチド270に接合させるリンカ−
および8alI認識部位をヌクレオチド5171に接合させるリンカ−を付加す
ることにより変換した。8v40の1061b17ラグメントも、このベクター
(ヌクレオチド数1711〜2772およびヌクレオチド数2772に続(Sa
ユ!認識部位を有するリンカ−)に存在していた。この7ラグメント中には、唯
一のBamHl認識配列も含まれていた。即ち、プラスミドp 8 v481
t kt、ヒ) E P O遺伝子カm入すレルBamHIおよびH1ndm認
識部位、大腸菌内で複製および選択される配列、並びにcos−1細胞内で複製
される配列を含んでいた。
BPO遺伝子なpSV4811itに挿入するため、プラスミドpD(38−H
umをBamElおよびBindll制限エンドヌクレアーゼで消化し、DNA
7ラグメントを;−ドする5、6kb(QEPQを単離した。p8V4sitも
BILmliIおよびHlnamで切断しく全ての必要な機能を保有している)
、25131)11の大フラグメントを単離した。これらの7ラグメントを混合
連結させて、最終的ベクター「p87gHulPOJを得た(第3図参照)。こ
のベクターを大腸菌中で増殖させ、ベクターDNAを単離した。制限酵素分析を
行ない、ipo遺伝子の挿入を確認した。
プラスミドpsVgHuRPo DNAを用い、CC08−X胞においてヒ)I
CPOポリペプチド物質を発現サセタ、更に具体的には、p 8 V g Hu
l P ODMAをキャリアDNAと連結させ、oos−1細胞の三重59m
mプレートにトランスフエフシランした。
コントロールとして、キャリアDNAのみを008−1細胞にトランス7エクシ
1ンした。細胞培地を5日後および7日後に採取し、天然ヒ)]l1POの免疫
学的性質を有するポリペプチドの有無について試験した。
更に別の系が、00B−1細胞(ム、T、 O,0%No。
1:!RL−1650)において、ヒトゲノムDNA IPOクローンによりコ
ードされたヒトICPOポリペプチド物質の改良生産法を得るために設計された
。
この迅速な操作系において、Xpoが、5.6kl)のBanHIからHlnd
mまでの制限7ラグメント中に存在するそれ自身のプセモーターを用いて、QO
8−1細胞にて発現された。下記調製例では、RPO遺伝子を、8v40後期プ
ロモーターにより発現しうるように変換させる。
更に具体的には、クローン化された5、5kbのBanHIからHlndl[I
までのゲノムヒトKPO制限フラグメントを以下の操作により変換した。前記プ
ラスミドpHog−HulftBamH1およびBs+til[制限エンドヌク
レアーゼで切断した。BstRI[は、ペプチド前駆体をコードする開始ATG
まで51方向に44塩基対であり、H1nam制限部位まで31方向に約680
塩基対である部位において、5.(、cbmpo遺伝子を切断する。約4900
塩基対の7ラグメントを単離した。
8alIおよびBatE[粘着端並びに内在BamH7iig識部位を有する合
成リンカ−DNA7ラグメントを合成し、精製した。2つの7ラグメントを8a
l I およびBamHIで切断されたプラスミドpBR322と混合し、連結
させて、中間プラスミドpERgHBを得た。
ゲノムヒトKPO遺伝子は、アミノ末端をコードする領域に近接したBamH1
部位まで31方向に44塩基対の一つのATGを含む完全な構造の遺伝子を保有
する4900塩基対のBamHI切断フラグメントとして、それらから単離する
ことができる。
このフラグメントを単離し、BamHiフラグメントとして、(例6で示した)
BIL!IIHI切断発現ベクタープラスミドpD8VLlに挿入した。得ら
れるプラスミド、即ち第4図に示すpBVLgHuEPoを用い、例6および7
ムに示したように、00日−1細胞からKPOポリペプチド物質を発現させた。
例 8
例6における6つのトランスフエフシランされた008−1の培讐増殖培地を、
例2のBに示した操作に従い、ラジオイムノアッセイによって分析した。各試料
を250,125.50および252I濃度で分析した。不正確なIPO遺伝子
配向を有するベクターでトランス7エクク冒ンされたにせの細胞増殖物の上澄は
、明らかにBPO免疫応答性に関し陰性であった。
不正確な配列のBPODNムを有するベクター(HおよびL)でトランス7エク
ク冒ンされた00B−1細胞の増殖物から得た2つの上澄のそれぞれの試料に関
し、抗体に対する125I−IPO結合阻害率は72〜88%の範囲であり、全
ての値が標準曲線の上位に位置していた。培地上澄の正確なxpo6度は、この
ため、信頼すべき程度までには調べることができなかった。
しかしながら、最大濃度(250μm)の計算値から控えめに推定すると、30
0mO/mlであった。
例6の代表的培養液、並びに例7ムで得た5日目および7日目の培養液を1組換
えサルおよびヒトILp。
物質および天然ヒトzpo標珈と比較するために%Rエムで試験し、結果を第1
図のグラフで示した。即ち、結果は予期されたように、組換えサルBPOは抗ヒ
トICPO抗体と著しく競合したが、試験条件下では完全には結合を阻害できな
いことを示した1MA換えヒトΣPOK関する最大の優阻害率はしかしながら、
ヒトEPO標準の値と極めて近似していた。用量応答曲線が平行関係であること
は、共通の免疫学的な配列(エピトープ)の同一性を示唆している。サルI!p
o培養液の先の評価をそれよりも高い希釈レベルで再度実施すると、2.91
=3.1207m1の範囲であった。調べられたヒトミルo生産量は、5日間増
殖試料が392m O/ m lで、7日間増殖試料が557!QO/mlであ
った。例7Bの発現系におけるmpo測定値は同レベルかそれ以上であった。
例 9
例6および7で得られた培養液を、ゴールドワツサーラ=「エンドクリノロジー
」、第97巻、第2号、1)p315−323.1975年(Goldwass
er、at6、l 、、Xn+1oar inolog7 s 97 e 2
s PI’ 315−323 (1975)]の方法によるIPO活性イン・ビ
トロ分析に供した。被検培養液のサルl P Ol1lI、l定値は3.2〜4
.307m1の範囲であった。ヒトKPO培養液もこのイン・ビトロ分析では活
性であり、この活性は抗凡PO抗体で中和することができた0例60組換えサル
凡PO培養液も、フーツら;「ネーチャー」、第191巻、第1065−106
7頁、1961年〔Cotes、etal、、Nature、191* I)’
P 1065−1067 (1961)]およびハモンドら:「アナルス・オプ
・ニューヨーク・アカデミ−・オプ・サイエンス」、第149巻、第516−5
27頁、1968年〔Hammond、atal、、ムun、N、Y、ムcad
、8ai。
、149,1111.516−527 (1968)]の一般的方法によるイン
・ビボ生物学的活性分析に供したところ、活性値は0.94〜l。240/+1
11の範囲であった。
例 lO
前述の語例において、組換えサルまたはヒ)I、PO物質を、008−1細胞を
トランス7エクク舊ンするのに用いたベクターからり(つた、これらのベクター
は、細胞内におけるBT4QのT抗原とベクター上の8740の複製起点との存
在によって、QO8−1細胞内で複製する。これらのベクターはcos−1細砲
内で有効量のZPOを産生ずるが、その発現はベクターが最終的に減少していく
ため、まさしく一時的である(7〜14日)、これに伴い、少量の008−1が
ベクターでトランス7エクク舊ンされた。本例では、チャイニーズハムスターの
卵巣((10) D H’P R−細胞および選別可能なマーカーDH1FRを
用いた発現系を述べている〔関連する発現系も議論するためである。
いずれも米国特許第4,399,216号並びに1984年8月29日に公開さ
れた欧州特許出願第117058号、男117059号および第117058号
参照〕。
ウルラウプら=「グロシーデイングス・オブ・ナシlナル・アカデミ−・オプ・
サイエンジズ」(米国)、第77巻、第4461頁、1980年(0rlau’
b。
atal、、Pr0Q、Nat、ムcad、Elai、(σ、B、ム、)Vol
、77’、446]、(1980):lK示さhたOBODHPR″″細胞(D
uX−Bll)OHO[1細胞は、構造遺伝子の突然変異によってジヒドロ葉酸
レダクターゼ酵素(DHPR)を欠如しており、このため培地中にグリシン、ヒ
ボキサンチンおよびチミジンの存在を要求する。プラスミ)’ p D 8 ’
I L −M k B (例6)またはpDsVL−gHu3PO(例8)を、
5 Q mn+培養培養プレートビボキサンチン、チミジンおよびクリクン含有
培地で増殖するOHODEFR−細胞内に、キャリアDIムと一緒にトランスフ
ェクションした。プラスミドp 8 V g Hu l P O(例7A)を、
細菌プラスミドベクターpBR322(前記ガツサーらによる)でクローン化さ
れたマウスジヒドロ葉酸レダクターゼ遺伝子含有プラスミドIIMG2と混合し
た。プラスミド混合体およびキャリアDNAをOHODEPR−細胞にトランス
7エクク舊ンした(一つのプラスミドを獲得した細胞は一般に第二のプラスミド
をも獲得する)。3日後、細胞を、ヒポキサチンおよびチミジン欠如培地の数個
のl OOmm培養プレートに、トリプシン処理して分散させた。DHPR遺伝
子およびそれによるII;I’O遺伝子で安定的にトランス7オーメーシBンさ
れたそれらの細胞のみがこの培地で生存する。
7〜21日後、生存する細胞のコロニーが明確になりた。これらのトランスフォ
ーマントコロニーは、トリプシン処理で分散された後、ヒボキサンチンおよびチ
ミジン欠如培地中で継続して増殖することができ、新種ノ細胞株(例えば、OH
OpD8VI、−MklPo、011o p8VgHu3Po、QHO−pDs
VL−gHu五PO)が得られた。
上記細胞株の培養液を、組換えサルまたはヒト1POの有無についてRIAで分
析した。OHOpDsVL−MkRPO株培地ハ、ブー17スミ)”pDsVL
−MklPOでトランス7エクク舊ンされたcos−1細胞から得たxpoと同
様の免疫学的性質を有するXPOを含有していた1代表的な65時間培養液は0
−600/mxのす)vBPoを含有していた。
OHOp13VgEu凡POおよびOHOpDsVL −g HulPoの培養
液は、プラスミドp8VgHul!jPoまたはpD8vL−gJIuBPoで
) 5 :/ スフ zりV w 7された00B−1細胞から得たものと同様
の免疫学的性質を有する組換えヒト3POを含有していた。RIAKより測定す
ると、代表的な0EIOp8VgHuBPoの3日間培養液は2.990/!D
iの1=)IPOを含有し、CHo PD8VL−gILul!1iPo f)
5 、5 a間試料ハ18.2[+/I!+1のヒトl1POを有していた。
前記細胞株から得られるxpo量は、遺伝子を増殖させて産生能の高い新規細胞
株つくることによって増加させることができる。DIIIFR遺伝子によりコー
ドされた産物たるジヒドロ葉酸レダクターゼ酵素(DliFR)は、薬物メント
レキセート(MTX)で阻害することができる。更に具体的には、ヒボキサンチ
ンおよびチミジン欠如培地で増殖した細胞は、MTXにより阻害されまたは殺さ
れる。適切な条件下(例えば最低のMTx濃度)では、MTXに耐性でかつMT
X下でも増殖可能な細胞を得ることができる。これらの細胞は、DEIF’R遺
伝子数が増加し、その結果DB PR酵素量が増加することにより、MTX耐性
であることが判明する。残存した細胞を次いで、徐々に濃度を高めてMTXで処
理してもよく、これKより更に多量のDHPR遺伝子を含む細胞株が得られる。
DHPR遺伝子と一緒に発現ベクター上に運搬され、またはDHIPR遺伝子で
トランス7オーメーシBンされた「パツセンジャー遺伝子」は、それらの遺伝子
コピー数の増加がしばしば見出された。
この増幅系の実施例として、細胞株OHOpDBYL−Mklを徐々に増加させ
たMTXil1度(OnM、 3QnMおよび100100n供した。各増加段
階から得た代表的な65時間培地試料をRTム分析すると、それぞれ0.60.
2.45および0.1907ml含有していた。
細胞株010 pDBYL−gHuKPOを、3Qt+M、50nM、1100
n、200!IM、1/AM及び5/KM にMTX濃度を増加させて試験に供
した。100n100n段階から得た代表的な3日間培地試料は、RIムで調べ
ると、3089 * 1290/mlのヒトll1POを含有していた。l O
OnMおよびlpMMTX段階から得た代表的な48時間培地試料は、R1ムで
調べると(平均三回分析)、それぞれ466および1352σ/mlのヒトBP
Oを含有していた。これらの操作では、lX 10’個の細胞を60mm培養皿
中の培地5mlに接種した。24時間後、培地を除去し、無血清培地(0,1M
の非必須アミノ酸およびL−グルタミンが添加された高グルコースDMiM)5
mlで置き換えた。
H,POを無血清培地で48時間蓄積させた。培地なRIム分析用に集め、細胞
をトリプシン処理し、計数した。100 nMおよびlμM MT!で増殖した
細胞に関する457o7’mlおよびt 3’520/ml の平均R1ム値か
ら、それぞれ実際の収量23350/プレートおよび67500/プレートがめ
られた。−プレート当りの平均細胞数はそれぞれ1.94X106および3.1
2X 10’であった。これらの培養条件下での有効産生速度は、したがって、
1264および21670/10’細胞/48時間であった。
直ぐ上に記載した培養細胞は、遺伝的に不均一な群である。標准的スクリーニン
グ操作が、最大量生能がおおむね均一なりローンを単離するために用いられてい
る。米国食品薬局(0,8,Food and Drugadministra
tion) 、薬品および生物学センター(Center for Drugs
!L:1(l Biologies)、生物学研究調査庁(Of f i c
e o f BiologiesResearch Review)、198
4年6月1日、「生物の産生に用いられる株化細胞の特徴において考慮すべき点
(Points to 0onsicLer in theCharacter
ization of (!e11 Lines+0aed to Produ
ce Biologica)]のセクシヲンム、パート2参照。
前記BPO産生OB、O細胞系の生産性は、適切な細細胞培養技術により改善す
ることができる。哺乳類培養細胞の増殖には、成長培地に血清の存在を要する。
血清を含有しない培地でcno細胞からエリスロボエチンを産生ずる方法は、培
地からのエリスロボエチンの精製を著しく容易化するものである。下記方法によ
れば、産生に充分な多量の無血清培地において、経済的にエリスロボエチンを産
生させることができる。
標準的細胞培養条件下で増殖させたCFLOpDBYL−gHu3Po細胞株を
用い、スピナー細胞培養フラスコに接種する。この細胞を、5チ胎児牛血清、L
−グルタミン、ペニシリンおよびストレプト1イシンが添加された高グルコース
DMIMおよびHam’sア1217)50−50混合物、0.05 mM非必
須アミノ酸並びに適当な濃度のメントレキセートからなる培地が入ったスピナー
細胞培養フラスコ内で、懸濁細胞系として増殖させる。懸濁細胞培養では、mp
o産生CHO細胞を容易に多量に増殖させることができる。懸濁液中で増殖した
OHO細胞!用い、培地200 mlが入ったg s o am2 のローラー
瓶に1.5X107個の生育可能細胞の初期接種密度で、ローラー瓶に接種する
。細胞を3日間にわたり、付着細胞系として合流しあうまで増殖させる。この増
殖相に使用される培地は、懸濁増殖に用いられたものと同様である。3日の増殖
期間の最後に、血清含有培地を除去し、100 mlの無血清培地、即ち0−0
5mM非必須アミノ酸およびL−グルタミンが添加された高グルコースDMXM
およびHam’s IF 12の50−50混合物で置き換える。ローラー瓶を
ローラー瓶インキュベーターに1〜3時間戻し、培地を再び除去し、新しい無血
清培地100fllで置き換える。無血清培地を1〜3時間時間インキ−ベート
と、汚染血清蛋白質濃度が減少する。ローラー瓶を7日間インキエペーターに戻
し、その間にエリスロボエチンが無血清培地中で蓄積する。7日間の産生側の最
後に、調整済培地を除去し、第二の産生サイクルのために新しい無血清培地で置
き換える。この産生糸の実施例では、代表的な7日間無血清培地試料は。
RIAKよると、3892* 409σ/mlのヒ)WIJスロボエチンを含有
していた。0.9〜1.8 X 10 細胞/am2 の推定細胞密度に基づけ
ば、各8500n2のローラー瓶は0.75〜1.5 X to’個の細胞を含
有しており、したがって7日間の100m1の培養についての凡PO意生速度は
750〜14700/10’細胞748時間であった。
IQnMMT!で処理すれた細胞株0110 pDFJVL−MklPOの培養
液をR1ムイン・ビトロおよびイン・ビポBPO活性分析に供した。wA整決済
培地試料、R1ムで測定すると4x、2* 1.40/!I11、イン・ビトロ
生物学的活性分析で測定すると41.2±0 、0640/m1およびイン・ビ
ポ生物学的活性分析で測定すると42.5±50/ml、のMklCPOを含有
しテイタ。
ポリペプチド生成物のアミノ酸の配列を調べるとHPO生成物の存在が示されて
おり、基本的な種では推定アミノ末漏アラニンに隣接する残基の「リーダー」配
列を有していた。これは、ago細胞内でのポリペプチドの膜処理が不正確であ
ることの結果なのか、あるいはヒトBPOと比較したサルRPOアミノ末端構造
の違いを反映しているのかはまだわかっていない。
細胞株C1HOpDBVL−gHulcPoの培養液を3つの分析に供した。5
.5日間の試料は、培地中に組換えヒ)RPOを、RIム分析で18.20/m
1、イy−ビトロ分析で15.8±4,1507m1およびイン・ビボ分析で1
6.8 ±3.Oo/ml含有していた。
徐#に100nMI7100nまで増加−!セテ得りCaOpDBVL−gHu
lPo細胞の培養液を3つの分析に供した。3日間の試料は、組換えヒトBPO
ftRIAで3089±1290/+!+1.イン・ビトロ分析で2589f
71.5 CI/ni1およびイy−ビボ分析で2040±16007m1含有
していた。この生成物のアミノ酸配列は表■に示したアミノ末端と一致している
。
10nMI7)MTX中、プラスミドpD8VL−Mklでトランスフエフシラ
ンされた010細胞調整培地をプールし、数日間にわたりMTXを透析すると、
22x*s、107m1 (IPO−00M)のIPO活性がある培地が得られ
た。正常Baxb/Cマウスのヘマトクリ、ト値に及ぼすRPO−OCMのイン
・ビポ効果を調べるため、以下の実験を行なった。トランスフエフシランしてな
いOHO細胞の細胞調整培地(OCM)およびKPO−COMをFB8で調製し
た。OOMをフントロール群(マウス3匹)に用い、2つの用量のILPO−O
CM(4単位(0)の注射および44単位(σ)の注射)を実験群(1群2匹)
に用いた。5週間の間、7匹のマウスを週3回腹腔内注射した。8回目の注射後
における、コントロール群の平均へマドクリット値は50.4憾、40群は55
.1%、および440群は67.9チであった。
哺乳類細胞の発現生成物は、エタノール勾配をかけ、好ましくはLH7でHPL
O(04)に付すことKより、培地から実質的にff′#された形で容易に回収
することができる。
予備実験を行ない、00B−1およびCHO細胞におけるヒ)IPO遺伝子発現
調整培地から得られる組換え糖蛋白質生成物を、ウェスタン・プロット分析およ
び5DI3−PAGEによってヒト尿IPO単離物と比較して、その特徴を調べ
た。これらの研究では、CHO由来BPO物質はC0B−1発現生成物よりもや
や高分子量であったが、この生成物はプールされたヒト尿抽出物よりもわずかに
大きいことが判明した。全ての生成物はやや不均一であった。シアル酸を除去す
るためのノイラミニダーゼ酸素処理により、はぼ同じ分子量であるにもかかわら
ず、いずれも得られたアシアロヒト尿抽出物よりも大であるcos−1およびC
aO組換え生成物が得られた0組換えOHO生成物および尿抽出生成物を(両者
から炭水化物を全て除去するため)エンドグリコシダーゼ1酵素(ILO3,2
,1)処理して、本質的に同一の分子量を有する実質的均一生成物を得た。
精製されたヒト尿KPOおよび本発BAKよる組換え型のOHO細胞産生MPO
を、ネッサーら=「アナリチカル・バイオケミストリー」、第142巻、第58
−67頁、1984年(Neaaer、at al、。
ムna1.Biochem、、142.58−67 (1984))の加水分解
方法を用いて修正したレディーンら二「メソッズ・イン・エンザイそロジーJ、
第83巻(Did)、1139−191頁、1982年(Ledeen。
otal、、Methoas 1n ingymology、$3(Part
D)、139−191 (1982))の方法により炭水化物分析に供した。尿
単離物について実験的にめた炭水化物組成値(生成物中の炭水化物上ル比で示さ
れる)は次のとおりであった:ヘキソース1.73゜N−アセチルグルコサミン
l、N−アセチルニエーラミン酸0.93.フコース0、およびN−アセチルガ
ラクトサミン06組換え生成物(100nMのMTXを含むOHOpDBVL−
gHulPoの3日間培地から得たもの)の値は次のとおりであった:ヘキソー
ス15゜09、N−アセチルグルコサミンl、N−アセチルニエーラミン酸Q、
998.7コース0、およびN−アセチルガラクトサミン0゜これらの値は、上
記ウェスタンおよび5ns−pAoIL分析ともに一致している。
本発明で得られる糖蛋白質生成物は、このように。
天然エリスロポエチンの一以上の生物学的性質を保有するのに充分なその複稟で
ある一次構造形状を有し。
しかも天然エリスポエチンのものとは異なる平均的炭水化物組成を有する生成物
として理解される。
例 11
本例は、表VIK示したヒト種mpo配列をコードし、大腸菌および酵母菌〔サ
ツカロマイセス・セレビシェ(8,corevisiae)”l細胞での発現に
おけるそれぞれの「優先」コードンで取込んでいる2つの構造遺伝子ヌクレオチ
ド塩基集合体の全体的製造に関する。
また、ヒ)]1iPO類縁体をコードする遺伝子の構造についても述べられてい
る。簡単に言さと、用いられたプロトコールは、先に示したアルドンらの開示(
W083104053)K掲載されているものとほぼ同じであった。遺伝子はま
ず成分オリゴヌクレオチドを組立ててマルチプル・ジス−プレックスとし、これ
を次いで3つの別個のセクタ曹ンに組立てるように設計した。
これらのセフシランは容易に増幅するように設計してあり、増幅系から除くと、
連続的に、即ち適切な発現ベクターにおける多数の7ラグメント結合により組立
てることができた。
下記表■〜店は、いかなるリーダーまたは前記列も欠如しているが、−1位KM
−のメチオニン塩基を有するヒ)FiPO翻訳生成物をコードする合成遺伝子の
設計と組立体を示している。更に遺伝子は実質的部分に大腸菌の優先コードンを
取込んでおり、このためその構築は「B OK P OJ遺伝子と呼ばれる。
辰 HI:::
L AATTCTAQAAACCATGACSこTA2TAAAATA2、 C
CATTATTTTATTACCCTCATGj;TTTCTAG3、 ATG
GCTCCC;CCGCGTCTGATCTGCGAC’L −CTCGAGT
CGCAGATCAGACCCGCCGGAG5、 TCGAGAGTTCTG
GAACGTTACCTGCTG6、 CTTCCAGCAGGTAACGTT
CCAGAACT7、 GAAGCTAAAGAAGCTGAAAACATC8
、GTGGTGATGTTTTCAGCTTCTTTAG9、 ACCACT(
1;GTTGTGCTGAACACTGTTClo、 CAAAGAACAGT
GTTCAGCACAACCAll、 TTrGAACGAAAACATTAC
GCTACCG12、 GATCCGGTACCGTAATGTTTTCGTT
表IX
匹叩1立し旦乙ユ
1、 AATTCGま−ACCAGACAC口、へAGGT2、 GTTAAC
CTTGGTGTCTGGTAにG3、 TAACTTCTACGCTTGGA
AACGTATA、 TTCCATACGTTTCCAAGCG丁AGAA)−
GGAAGTTGこTCA A CA A G CA G T T G A A
G T6、 にAAACTTCAACTGCTTGTTGACCAAC7、T
TGここAGこGTCTGGCt倶C丁GCTG八GCG8、 へ GここTC
GCTC’AGCAGTGCCAGACCCTG9、 AGGCTG丁、へC丁
GCGTGGCI−IAGGこA10 、 GCACTCCCTGGCCACG
CAGTACAL上、 CTGCTGCTAAACTCCTCTCAGこCGT
12、 TTCCCACGGCTGAGAGGAG丁TTACCAD、 GGG
AACCGCTGCAGCTGCATGTTGAC14、GCTTTGTCAA
CATGCAGCTGCAGCGGL5 、 AAAGCAGTATCTGGC
CTGAGATCTGL6. GATCCAGATCTCACGCCAGA7A
CT衣 X工1
1. GATCCACATCTCTGACTACTCTGC2、ACGCAGC
AGAGTAGTCAGAGATCTG3、 TGCGTGCTCTGGGTG
CACAGAAAGAGG4、 GATAGCCTCTTTCTGTGCACC
CAGAGこ5、 CTATCTCTCCGCCGGATGCTGCATCT6
、 CAGCAGATGCAGCATCCGGCGGAGA7、 GCTGCA
CCGCTGCGTACCATCACTG8、 ATCAGCAGTGATGC
TACGCAGCGGTG9、 CTGATACC丁TCCGCAAACTGT
TTCG10、 ATACACGAAACAGTTTGCGGAAGGTll、
TCTATACTCTAACTTCCTGCGTGGTA12、 CAGTT
TACCACGCAGGAAG丁TAGAGT13、 AACTGAAACTG
TATACTGGCGAAGC14、GGCATGCTTCGCCAGTATA
CAGTTT15、 ATGCCGTACTGGTGACCGCTAATAG1
6、 丁CGACTA丁TAGCGGTCACCAGTACス XEEU
E〇三POセクション 3
表xrv
AACCGCTGCA GCTGCA丁GTT GACAAAGCAG TAT
CTGGCCT GAGATCTC’TGTTGGCGACGT CGACGT
ACAA CTGTTTCGTCATAGACCC;GA C:TCTAGAG
ACACTACTCTGCTGCGTGCTCT CGGTGCACAG AA
AGAGGCTA TCTC丁CCGCC丁GATGAGACG ACGCAC
GACA CCCACGTGTCTTTCTCCGAT AGAGAGGCGG
GCAAACTGTT TCGTGTATACTCTAACTTCCTGCGT
GGTAA ACTGAAACTGCGTTTGACAA AGCACATAT
G AGATTGAAGG ACGCACCATT TGACTT丁GAC更に
具体的には1表■は、ヒト穫ポリペプチドのアミノ末端残基をコードするセクシ
璽ン1のl0IPOの遺伝子を得るために用いられるオリゴヌクレオチドを示し
ている。オリゴヌクレオチドは二重鎖(lと2%3と4等)として組立てられ、
二重鎖は次いで結合され1表■のよ5なmcxpoセクシ1ン1が得られた。
組立てセクシlンは末端ICco RIおよびBamHI 粘着端をそれぞれ含
み、BaaR1粘着端の「下流」にはxbaI制限酵素V識部位が存在し、Ba
zar 粘着端の「上流」にはKpml認職部位が存在していることに注目され
たい、セクシlン1は、このセクシ萱ンの配列の確認のために用いられるM13
7アージベクターを用いて、容易に増幅させることができた。い(つかの困難な
点が、大腸菌由来RF DIムからXb&I/KpnI7ラグメントとしてセク
シ曹ンを単離する上で表われたが、それはおそらく宿主内でのKpnI認識部位
塩基がメチル化されるためであろう、−重鎖ファージDIムがしたがって単離さ
れ、プライマー・エクステンシラン法によりイン・ビトロで二重鎖型とされ、し
かる後所望の二重鎖フラグメントが容易に単離された0
BOBPO遺伝子セクシ1ン2および3(表■およびXm)を、表XおよびXH
のオリゴヌクレオチドからそれぞれ同様の方法で調製した。各セクションは配列
の確認に用いられるM13ベクターで増幅され、ファージDIムから単離された
。表■から明らかなようK。
xaxpoセクシ菖ン2はHaoRIおよびBam Hl粘着端から構成されて
おり、KpnI/BglIIフラグメントとして単離することができた。同様に
、BCEPOセクシ璽ン3をBamHIおよび8al I付着端から調製し、B
glII/81LII 7ラグメントとしテファージRFDNAから単離するこ
とができた。このように調製された3つのセフシランは、大腸菌翻訳開始のアミ
ノ末端メチオニンコドン(ATG)を含み、完全なヒト種xpoポリペプチドを
コードするDIム連鎖(表て0として容易に組立てすることができる。開始AT
Gの「上流」には、大腸菌の高度な発現OMP−f遺伝子におけるリポソーム結
合部位配列を実質的に二重化する一連の塩基対が存在していることにも注目され
たい。
適切な発現ベクターを用いてxcupoを運搬することができる。特定のベクタ
ーとして、チャールズ・エフ・モーリx(Charles F、Morris)
により1984年8月6日に出願され、同時に係属中の米国特許出願第636.
727号に記載された、プラスミドpcpM414 (A、T、C,0,400
76)の誘導体である「温度感受性」プラスミドpo]PM536をBOBPO
遺伝子発現用に選択した。より具体的にはpOFM536をXba !およびM
inam で消化し、大フラグメントを単離して、KO3PO遺伝子と2つの部
分で結合さセルノニ用イタ。セフV 目71 (XbaI/KPnI )、2(
K p n I / B g l IF )および3 (BgユII/8alI
)をM2S内で正確な順序で予め組立てておき、xpo遺伝子をそれから一本の
XBa、■/H1nc1m 7ラグメントとして単離した。このフラグメントは
、M13mp9ファージ由来の5alIからgin+1mまでの部位のポリリン
カーの部分を有していた。得られた発現プラスミドp536による発現の制御は
ラムダPLプ田モーターによりなされたが、このプロモーター自体、C工857
リプレツサー遺伝子(例えば、大勝菌株112△Htrpから得られる)の支配
下にある。
上記合成xcycpo遺伝子は、下記のような〔ムan2、des−Pr02〜
1le6 :] h RP Oおよび(Ilis’)hxpoのようなエリスロ
ボエチン類縁体をコードするように様々に変更してもよい。
Xbal−!l1ndll挿入体として、GmのBORPO合成遺伝子を担持す
るプラスミド536をH1n6mおよびxhoIで消化した。後者のエンドヌク
レアーゼは、ム8p8をコードするコードンの最後の塩基からAr g 10コ
ードンの二番目の塩基までの唯一の6塩基対認識部位においてmcxpo遺伝子
を切断する。Xba r/XhoZ rリンカ−」配列を製造したが、それは次
の配列を有していた。
一リt、r +1 2 7 8 .9
Met ムla jkan aye ムep Xbai5’−CTAG ATG
GOT AAT TGCGAO−3’3’−TAOOGA TTA A(!G
CTG AGCT−5’XbaI/XhOI IJ 7t)−およびXhOI
/H1nt1m Hcnpo遺伝子鎖フラグメントな、チャールズ・エフ・モー
リス(Charles !F0Morris) により1984年8月6日に出
願され、同時に係属中の米国特許出願第636.727号明細書に記載された、
プラスミドpOFM414 の誘導体(A、T、0,0.40076)であるプ
ラスぐドpcIFM526のXbaiおよびl1inc:m切断により得られる
大7ラグメントに挿入し、所望の類縁体のNet−”型の大腸菌発現をコードす
るプラスミド担持DIム配列を得た。
B、(Hls )hlPO
プラスミド536を、前記AのようにHlnamおよびXhOlで切断した。X
b a I / X b OIリンカ−を製造したが、それは次の配列を有し
ていた。
lヒI +123456789X駁L
Metムla Pro Proムrg Leu Ile H1sム8p5’−0
TAG ATG GOT COG 0CiA CGT C!TG ATCOAT
GAO−3’3’−、、TAOOGA GGOGGT GOA GACTJI
G GTA OTG AGOT−5’リンカ−およびxhoI7n1nam K
OIPO配列7ラグメントを次いでpoIFM526に挿入し、所望の類縁体の
Met−1型の大腸菌発現をコードするゲラスミ担持DIム配列を得た。
酵母菌の優先コードンを取込んだ合成遺伝子(「80RPOJ)の構造は、以下
の表■〜XXIK示したとおりである。naxpo遺伝子の場合と同様に、完全
な構築には3組のオリゴヌクレオチド(表XV%諜およびm)形成が含まれてお
り、これをジュープレックスく形成し、各セフシラン(Gm、店およびXX )
K組立てた。合成は、5cBpoおよびH;0BPOの構造においていくらか
適合性のある(sub−optimal)コードン(即ち、各遺伝子におけるセ
クタ1ン2のオリゴヌクレオチド1−6と同様に、各遺伝子のセフシラン1のオ
リゴヌクレオチド7−12が一致する)を用いるととKより、部分的に容易化さ
れたことに注目されたい。
表、X■
=C=0セクション 1 オリゴヌクレオ rL、 AATTCAAGC丁TG
GATAAAAGAGCT2、 GTGGAGCTCTTT丁ATCCAAGC
TTG3 、 CCACCAAGATTGATC丁GTGACTC4、TCTC
GAGTCACAGATCAATCTTG5、 GAGAにTTTTGGAAA
にATACTTGTTG6、 CTTCCAACAAC;TATC丁TTCCA
AAAC7、GAAGCTAAAGAAGCTGAAAACATC8、GTGG
TGA丁GTTTTCAGCTTC丁TTAG9、 ACCACTGGTTGT
C;CTGAACACTGTTClo、 CAAA(−AACAGTGTrCA
GCACAACCAll、 TTTG八ACへAAAACAT丁ACGGTAC
CG12、 CATCCGGTACCGTAA丁GTTTTCGTT表 XVI
sc=poセ ジョン 1
衣 XVII
L、 AATTCGGTACCAGACACCAAGGT2、 GTTAACC
TTGGTGTCTGG丁ACCG3、 TAACTTCTACGCTTGGA
AACCTAT4、 TTCCATACGTTTCCAAGCGTAGAA5、
GGAAGTTGG丁CAACAAGCAGTTGAAGT6、 CCA、A
ACTTCAA、CTGCTTGTTGACCAAC7、TTGGCAAGGT
TTGGCCTTGTTATCTG8、 GCTTCAGATAACAAGC;
CCAAACCTTG9、 AAGCTGTTTTGAGAGGTCAAGCC
Tlo、 AACAAGGCTTCACCTCTCAAAACAll、 TGT
TGGTTAACTC丁TCTCAACCATGGG12、 TGGTTCCC
ATGGTTGAGAAGAGTTAACC13、AACCATTGCAATT
GCACGTCGAT14、 CTTTATCGACGTGCAATTGCAA
15、 AAAGCCGTCTCTGGTTTGAGATCTG16、 GAT
CCAGATCTCAAACCAGAGACGG不z XX
TACATTGTTT CAGCT
ズ ^^−
CTATTTCGGCAGAGACCAAA CTCTACAAACTGATG
AAACA ACTCTCGAAAGCG丁GCTCAA AAGGAAGCC
A TTTCCCCACCAGACGCTにCT TCTGCCGCTCCCC
ACGAGTT TTCCTTCGGT AAAGGGGTGG TCTGCG
ACGA AGACGGCGACCATTGACAACCATCACTGCT
GATACC丁TCA GAAAGTTA丁T CAGAGTTTACGTAA
CTCTTC; GTAGTGACGA CTATGGAAG丁 CTTTCA
ATAA GTCTCAAATCTCCAACTTC丁 TGAGAGGTAA
ATTGAAGTTC; TACACCGGTCAAGCCTGTAGAGG
TTGAAGA ACTCTCCATT TAACTTCAACATGTにGC
CACTTCGGACATCAACTGGTGACAGATAACCCCGAC
TGATAACAACAGTGTAGTTGACCACTG TCTATTCG
GG CTGACTATTG TTGTCACATC組立てられた8C3POセ
クシヲンがM2Sにて配列され、セクタ、ン1.2および3はH1ndffl/
KpnI、にpnI/BglIIおよびBgllI/8alIフラグメントして
7アージから単離可能であった。
8CIPO遺伝子生成物にとり現在好ましい発現系は、グランド・ニー・ビッタ
−により1983年4月22日に出願され、同時に欧州特許出願第0123,2
94号として1984年lO月31日に公開された、係属中の米国特許出願第4
87,753号明細書に記載されているよウナサッカロマイセス・セレビシェの
α−因子分泌に基づく分泌系である。簡単に言えば、この系は、酵母α−因子遺
伝子生底物のリーダー配列をコードするDNAが、発現すべき外来性遺伝子の暗
号領域の5911に直接位置している構造からなる。その結果、翻訳された遺伝
子生成物は、余剰生成物の分泌時に、内在酵母酵素によって「切り離される」リ
ーダーまたはシグナル配列を含んでいる。この構築ではα−因子翻訳開始(AT
G)コードンを利用しているため、5CBPO遺伝子の一1位にそのようなコー
ドンを付与する必要がなかった。表XXIから明らか(なるであろうように、ア
ラニン(+l)暗号配列は、α−因因子プロモーユニ続(α−因子リーダーの最
初の80残基のDNAを含むプラスミドに直接挿入されるりンカー配列の後にき
ている。scmpo遺伝子発現のための特定の好ましい構築においては、前記8
CEPOセクシ箇ンフラグメントおよびプラスミドpclc3のl1indln
/Ba1l 消化による大フラグメントからなる4部分の結合が行なわれる。得
られるプラスミドp (I C3/ 8CIPOから、α−因子プロモーター、
リーダー配列および80IiPO遺伝子をBamaHI消化により単離しBa!
l HI消化プラスミドpYlと連結させて、発現プラスミドpYB/BQHP
Oを形成した。
例 12
本例は、例11の発現系における、合成りCIIPOおよび8CBPO遺伝子の
組換え生成物の発現に関する。
大腸菌宿主細胞に用いられる発現系において、例11のプラスミドp536を、
0113S’l遺伝子を有する適切なプラスミドpMWlで予めトランスフォー
メーシ冒ンされたAM7大腸菌細胞に移入させたaLBプロス(アンピシリン5
0μg / * lおよびカナマイシン5μg/重1、好ましくは10mM M
g804も添加)中の培養細胞を28℃に維持し、O,D、60g=0.1とな
るまで培養細胞が増殖してから、培養温度を42℃に上げてgpo発現を誘導し
た。約400.D、まで増殖した細胞は、約5mg10D、リットルの1!PO
生成物(ゲルで評価)を産生した0
細胞を採取し、分離し、フレンチプレス(100o。
psi、700kg/cm2)で破壊し、リゾチームおよびNP−40洗浄剤で
処理した。24000xg遠心分離で得たベレットを塩酸グアニジンで溶解し、
C4(バイダック、Vydac)、リバース・フェース(Rev・rg@ Ph
ase)HPLC(RtoHO〜80%、50mMNH4人e、pH4,5)に
より一工程で更に精製した。
分離した蛋白質は95%以上純粋な生成物であり、得られた生成物は、約3:l
の量比で、二つの異なるアミノ末端人−P−P−R・−・・−・およびP−P−
R・−・・−・ を有していた。これらは後者のhFPoおよび〔desAla
1〕hxpo生底物が観察されたことは、宿主m胞におけるアミノ末gs「プロ
セッシング」が、末端メチオニンおよびある場合には開始アラニンを除去するよ
うく作用することを示している。単離−〇ラジオイムノアッセイ活性は1500
00〜16()OLIOU/mg であり、イン・ビトロ分析活性では3000
0〜62000U/iagであり、更にイン・ビボ分析活性では約120〜72
0U/mgであった(参考のために、各分析におけるヒト尿単離物標単は700
00υ/鳳gである)。イン・ビボ分析における組換え生H,@の用量応答曲想
は、ヒト尿xpo樟準のものとは著しく異なっていた。
例11のAおよびBで形成されたmpo燻似グラスミドを、pMWlでトランス
フォーメーク曹ンされたAM7大腸菌細胞にそれぞれ移入させ、細胞を上記のよ
うに培養した。鞘層単離物をRI人およびイン・ビトロ分析で試験した。〔入a
n2、d@s−Pro2−w工1e6)bxpo発現生成物の1’tI人および
イン・ビ)0分析値はそれぞれ約11000U/mgおよび600011/xg
蛋白質であったが、[mts’l h K P Oの分析値はそれぞれ約410
0017/mgおよび14000σ/ag蛋白質であって、頌似生成物が分析に
よろと「親」発現生先物のl/4〜”/10 r活性」であることが示された。
サツカロマイセス・セレビシェ宿主績iK用いられる発現系において、プラスミ
ドpYE/BCEP’Oを二つの異なる株、即ちY8DP4(遺伝子型αpep
+−31rpl)およびll1s1(遺伝子fliacLpep4−3 zrp
l)に移入させた。トランスフォーメーシ冒ンされたY8DP4宿主を、カザミ
ノぼがO,SS 添加されたpH6,5の8D培地[二為−ゴーク州、コールド
スプリングハ、バエ、コ、ルド、スフリンク、ハーバ−・ラボラトリ−1[酵母
遺伝学の方法(M・thodsin Y@ast C)@metics )、第
62頁、1983年]で増殖させた。細胞が360.D、まで増殖したときに採
取した培地は、mpo生成物を約244υ/mx(uKAで97μg10D・リ
ットル)含有していた。6.50、D、または600.T)、 まで増殖した形
質転換RK81細胞は、約80〜9017/冨1のmpog度(xzムで34μ
g10D・リットル)の培地を与えた。予備分析では、発現系により得られる生
成物は極めて不均一であったが、それはおそう(発現される蛋白質のグリコジル
化が様々であり、関連する炭水化物の中でマンノース含量が比峻的高かったため
であろう。
!!BIO1大腸W!!細胞に含まれるプラスミドPαC3およびpalを、1
984年9月27日の米国特許庁施行規則に従い、それぞれ寄託番号A、’!’
、C,C,No。
39881およびA、T、C,C,No、39882として、メリーランド州、
ロックビル、パーク四−ン・ドライブ12301のアメリカン・タイプ?カルチ
ャー・コレクシlン(American T7pe C5xltur・Co11
ection )K寄託した。AM7細胞中のプラスミt’PcIPM526、
zM103a胞中ノp C7M536およびJ M l 03mmmmノルY
i を同様v−1それぞれA、T、C,C,No、33932.No。3393
4およびNo、33933として、1984年11月21日に寄託した。サツカ
ロマイセス・セレビクエ株τBFD4およびRK81をそれぞれ人、τ、C,C
0N0.20734およびNo、20733として1984年11月21日に寄
託した。
多数の極めて貴重な生成物および操作法が様々な面で本発明により提供されるこ
とは、前記実施例を考慮すれば容易に明らかとなるであろう。
本発明により提供されるポリペプチドは、それらが微生物で発現された生成物で
あろうと、あるいは合成生lftmであろうと、本発明で初めて公けになった一
次、二次または三次構造形状を有する極めて有用な物質である。
前述のように、本発明の組換え体由来および合成生成物は、天然源からのIIP
O単履物のイン・ビトロ生物学的活性を様々な程度で保有しており、したがって
エリスロポエチン培養細胞の増殖に用いられる培地において、BPO単離物に対
する代替物としての利用性を有するものと考えられる。同様に、本発明のポリペ
プチド生成物が天然gpo単離物のイン・ビボ活性を有する@曲内において、そ
れらはヒトをはじめとする哺乳動物におけるエリスロポエチン治療処置に用いる
のに極めて好適であり、イン・ピボでのEPOに起因する効果、例えば、網状赤
血球応答の刺激、鉄動態効果の促進(例えばプラズマ鉄回転効果および骨髄通過
時間効果)、赤血球質量変化、ヘモグロビンC合成促進(前記ニッシュバッハら
参照)および例1Oに示した哺乳動物におけるへマドクリット値の増加などのあ
らゆる効果を促進させる。本発明の生成物で治療可能なヒトの分類の中には、一
般に輸血を要する患者、外傷者などの外科患者、透析患者などの、腎疾患々者お
よび血友病、鎌型赤血球病、生理学的貧血などのような疾患に影響を及ぼす各検
車液組成を有する患者が含まれる。RPO治療において、輸注治療に必要な最小
量で、感染物質による感染が抑制されることを期待することができる。本発明の
生成物は、組換え法により生産されたものであるため、発熱物質、天然阻害物質
が混入しておらず、このため天然白米生成物と比べ、高い総合的な治療効果を発
揮すると予想される。本発明の生底物によるエリスロボエチン治療は、低酸素環
境条件下にある個体において酸素供給能を高め、更には可能性として心臓脈管系
効果にも有効であると期待される。
本発明のポリペプチド生放物を投与するための好ましい方法は、非経口投与(例
えば、静注、筋注、皮下性または腹腔内性)であり、投与される組成物には、治
療有効量の生底物が、許容される希釈剤、担体および(または)アジ1バントと
ともに通常含有されている、予備的な薬物動力学的研究では、サルHPO生成物
に関し、静注よりも筋注投与の場合に、イン・ビボでより長い半減期を示す。有
効量は治療条件忙よって実質上変動すると思われるが、治療量は実際には活性物
質ノo 、 1 (〜7tr) 〜100 (〜rooor:r) pg/kg
体重の範口内であると予想される。ヒト血漿アルブミンのような標単的希釈剤が
、塩水のような標準的担体な用いる場合に、本発明の医薬組成物として考えられ
る。
本発明の組成物に使用するのに好適なアジ、バント物質には、テストステロン、
前駆細胸刺激剤、インク為すン様底長因子、プロスタグランジン類、セクト二ン
、サイクリック人MP、プロラクチンおよびトリョードチロニン、蛋びにメテル
ン、スタノゾロールおよびナンド四ロンのように、再生不良性貧血の治療に一般
に用いられる薬物のよ5に、それぞれのエリスロボエテン刺激効果について注目
される化合物が挙げられる〔例えば、レセゴッチら=「バンミナーバ・メチイカ
」、第23巻、第243−248頁、1981年〔Resegotti、at
al、、PanminPanmlnerva、23.243−248 (198
1)]、マツクゴニグルら:「キドニー・Int、J 、第25巻、第2号、第
437−444頁、1984年(mQoonlgxct。
at al、、Kiclnsy 工!lit、、25(2)、437−444(
1984))、パブロビックーカンテラも:「エクスペリメンタル・へ!トロジ
ーJ、第8巻(才刊第8号)、第283−291頁、1980年(Pavlov
ia−4ants+ra、at aユ、、I!、xpL liematoユ8.
8(8upp、8)、283−291 (1980))、およびクル/ : 「
FiB8vp−ズ」、第141L巻、第1号、第105−108頁、1982年
[Kurtz、?iB8 Ls−tt、srg、14&(1)、105−108
(1982)]参照〕。
更にアジ1バントとして考えられるものには、アドレナリン作動性物質、甲状腺
ホルモン、男性ホルモンおよびBPムのように、エリスロボエチンまたはアシア
ロ−IPOの効果’viめること、即ちそれらの補助薬として作用すること、が
報告された物質〔ダン:「血球増生の最近(1)ta念J (Duz>n、”C
urrentconcepts in 1rythropois eig”〕、
ジジノンワイリーおよびサンズ(イングランド、チチェスター、1983年)
(John Wiley ana8ons (Chich@5ter、ILng
ユand、1983)]、ウライ−ランら:「プルート」、第44巻、第3号、
第173−175頁、1982年(Weilana、atal、、Bltzt、
44(3)、173−175 (1982))、カルミンチ:「キドニー・工n
t、J 、第22巻、第383−391頁、1982年(Kalmanti 、
Kidney工nt、、22,383−391 (1982)]、シシャクジ;
二ニー・イングランド・ジャーナル・オン・メディスン」、第289巻、第72
−80頁、1973年〔8hahi+ii、Nev、ICng、J、Mea、、
289.72−80(1973)]、フィッシャーら:「ステロイズ」、第30
巻、第6号、第833−845頁、1977年〔Fieh8r、at al、、
日teroids、30(6)、833−845 (1977))、ウラペら:
「ジャーナル・オン・エクスペリメンタル・メディスン」、第149巻、%13
14−1325頁、1979年(0rale、atal、、:J、Lxp、Me
a、、149.1314−1325 (1979))、および、ビラットら:「
エクスペリメンタル・へマトロジー」、第10巻、第1号、第133−1゛ 4
0頁% 1982年(B111at、at am、、Xxpt。
Biomato1.、10(1)、133−140 (1982) 〕参照〕、
並びに「肝造血因子」と目される化合物類〔ツートンら:「アクタ・ヘマテイカ
J、$69巻、第171−179頁、1983年[Naughton、et a
lo、ムeta、HaematII@ 69.第171−179頁(1983)
〕参照〕、「エリxvxトロピン1j+J (lrythro −tro)in
a)(:!7ゴー) ((3ongote)ら:第7回内分泌学国際会襲(19
84年7月1−7日、ケベック、ケベック市)の会誌、抄tij364、コンボ
ート:「バイオケミカル・バイオフィジカル・リサーチ・コミエニケーシ璽ンズ
」、第115巻、第2号、第447−483頁、1983年(Oongote、
Biochem。
B:Lophyi、Res、Oomm、、115(2)* 447−483(1
983)]およびココンボート:アナリチカル・バイオケミストトリー」、第1
40巻、第428−433頁、1984年(Oongoto、Anal、Bio
−chem、、 140 、428−433 (1984) ’)に記載〕およ
び「エリX1ffジzニア撃J (or7throgening)(ロスマンら
:ジャーナル・オン・サージカル・オンコロジー」、第20巻、第105−10
8頁、1982年(Rothman、 at ecl、、 1.8urg、 0
nao1.。
20.105−108(1982))に記載〕が挙げられる。
予備スクリーニングでは、5−α−ジヒドロテストステロンまたはナンド四ロン
で前処理された超低酸素赤血球増加マウスの造崩応答性を調べたが、前記本発明
のエリスロボエチンについて明確な結果か得られなかった・
本発明ポリペプチドの診断的用途も同様に広範であり、RIムおよびRI、I8
ム等の各棹イムノアッセイ技術、並びに各種のイン・ビトロおよびイン・ビボ活
性分析において標識および未標@型での使用が挙げられる。例えば、ダンら:「
エクスペリメンタル・ヘマトロジー」、茅11巻、第7号、第590−600頁
、1983年(Dunn 、 et al、、 Hxpt−Elen+ato1
.。
11(7)、590−600(1983))、ギプソンら:「パソレジー」、第
16巻、第155−156頁% 1984年(Gl’t)son、 at al
、、 Pathology、15゜155−156(1984)’l ;クリス
タル=「エクスペリメンタル・ヘマトロジー」、第11巻、第7号、第649−
660頁、1983年(Krystal、Expt−Hematol、、11(
〕)、〕649−6601983)”l :サイトーら:「ジャパニーズ・ジャ
ーナル・オン・メディスン」、第23巻、第1号、第16−21頁、1984年
(8aito、 at al、、 Jap、J、Med、、 23(1)、16
−21(1984))、ネーザンら:「ニエーイングランド・ジャーナル・オン
・メディスン」、第308巻、第9号%第520−522頁、1983年[Na
than、et aユ、、New lng−J、Mad、。
308(9)、520−522(1983))、およびそれに関する分析につい
ての各庁文献参照、ここに初めて開示されたIPO残基配列からなる合成ペプチ
ドをはじめとする本発明のポリペプチドは、また、ポリクローナル抗体、並びに
各種の連続的および非連続的ip。
エピトープに対して特異的な「バンク」たるモノクー−ナル抗体を得るために極
めて有用な純粋物質である。
−例として、ホップら=「2%N1ム、S、」(米囚)。
第78巻、第3824−3823頁、1981年〔H’pI’s et am、
、P、N、 ム、S(O,S、ム)、78゜pp 3824−3828(198
1)”lによる水治療法に関し、またチェーら:「アナルス・Rev、バイオケ
ミストリーJ、第47巻、第251頁、1978年(chou。
at al+、ムnn、Rev、Bicch@++、、47e p251(19
78)〕による二次構造について5表■のアミノ酸配列の予備分析では、41−
57位、116−118位および144−166位の達硯残基配列の二重合成ペ
プチドは高い抗原応答性を有しているであろうこと並びに合成ペプチドおよび完
全蛋白質と免疫応答する有用なモノクローナルおよびポリクローナル抗体を与え
るであろうことを示している。このような抗体は、BPOおよびIPO関連生成
物の検出およびアフィニティN製に有用であると予想される。
実除に、下記三種の合成ペプチドが製造′された:(1) hEPo 43−5
7. V−P−D−T−IC−V−N−F−Y−A4−に−R−M−恩−V−G
:
(2) hBPo 116−128. K−i、−A−4−8−P−F−D−ム
ームー8−ムーム;(3) ki、ILPo 144−156. V−!−8−
N−F−L−R−04−L−に−L4−T−G−蔦−ム−0−R−T−G−D−
R。
上記ポリペプチドな用いた予備免疫に験では、125I−標識化ヒト尿IPO単
一物を免疫沈降させるウサギ血清抗体能を測定すると、hKPO41−57に対
し比較的弱い陽性応答性を示し、hXPO116−128に対して明確な応答を
示さず、hlePO144−166に対しては強い陽性応答を示した。三種のペ
プチドについての予備的なイン・ビボ活性試験では、単独ででもまた組合せでも
、さはど活性を示さなかった。
前記鎖側で得られた■乳@yspoのアミノ酸残基の配列を銹導してみると、こ
れは成熟xpoの一次構造形状を本質的に示しているが、表VのサルfiiPo
の1657ξノ酸残基の特定配列および表■のヒト種EPOの166残基により
、本発明で得られる有用なポリペプチドの範囲が制限されるものではないことを
理解されたい0本発明には、ヒトl−インターフェロンのような生物学的活性哨
乳幸ポリペプチドの過去の研究により明らかにされたところからおそらくは存在
するであろうところのxpoの各種天然対立遺伝子型が含まれる〔例えば、出願
第0 077 670号として公開され、 X20140位にアルギニン残基な
有すると報告されたヒト免疫インターフェロ7種、およびグレーら:「ネイチャ
ー」、第295巻、第503−508頁、1 g B 24(Gra7.at
al、、口4u T lil *295、:pp 503−508(1982)
)において、140位にグルタミンを有するとして報告された種と比較されたい
1両種とも「成熟Jl−)y−インターフェロン配列からなることを%徴とする
ものである〕、成熟XPOポリペプチドの対ユ遺伝子型は、配列の長さに関しお
よび(または)配列内のアきノ酸の欠如、置換、挿入または付加に関して、相互
に、また表Vおよび■の配列との間で異なっているであろう、その結果、グルコ
シル化能において潜在的な多様性が生じる。前述したように、一つの推定される
ヒトS凰Poの対立遺伝子屋には、126位にメチオニン残基を含むものが考え
られる。予期したように、xpoをコードするDNムゲノムおよびcDNム配列
の天然対立遺伝子型として、上に型の対車遺伝子ポリペプチドをコードするか、
あるいは特定の同様のポリペプチドを示す別のコードンを単に有するものも発生
しているようである。
成jplXPoの天然対立遺伝子型の他に1本発明では14、POおよび「成熟
J]UPO7ラグメントのポリペプチド類縁体のような他の「1PO生成物1」
を包含するものである。アルドンらによる前記公開出願(WO/8310405
3)の方法により、−以上の残基の同一性または存在位飯(例えば、置換、末端
および中間的付加並びに削除)についてここに特定された成熟xp。
とは!Aなる一次′JP造を有するポリペプチドの微小生物免税をコードしてい
る遺伝子を容易に設計し、製造することができよう、あるいは、cDNムおよび
ゲノムx、po遺伝子の改変は、周知の特定部位突然変異誘発技術により容易に
実施でき、またxpo類縁体および誹導体を得るために利用することができる。
このような凡PO生成物は少なくとも一つの凡POの生物学的性質を有するが、
他の点では異っていてもよい0例えば、本発明で計画されるmpo生成物には、
例えば削除によって目線された形のもの〔Δan 、 ass−Pro2〜工l
e’)hRPo、(dos−Thr” 〜ムrg166〕hxpoおよびrΔ2
7−527−55h があって、%にこの&者は完全なエキソンによってコード
された残基な欠いたものである。また、本発明のspa生成物には、加水分解に
対しより安定なもの(したがって、天然EPOよりも著しい、即ち長い持続性を
有するであろう)、−以上のグリコジル化可能部位を削除して変換されたもの(
酵母産生生成物ではより高い活性を有するようになるかもしれない)、−以上の
システィン残基が削除されまたは例えばヒスチジンもしくはセリン残基テ置換さ
れ(例えば、(Hls :lhI、PO類縁体)、微小生物系から更に容易に活
性型で単離され得るもの。
あるいは、−以上のチロシン残基がフェニルアラニンで試換され(例えば、類縁
体の(phs )hxpo および(Ph・145)hiPO)、多少なりとも
標的細胞のILPOレセプターと容易に結合し得るもの、が含まれる。更には、
成熟凡PO内の一部のアミノ酸配列または二次構造のみを複製したものであって
、7ラグメントが一つの3!、PO活性(例えばレセプター結合性)を有し、他
の活性(例えば、造血機能)を有していないポリペプチドフラグメントも含まれ
る。この点に関し特に重壁であるのは、表■のヒトゲノムDNA配列により解明
されたこれらの可能なxpoフラグメントであり、即ちイントロン配列で示され
かつ生物学的機能のうえで独立の「ドメイン」を構成する全体的IPO配列の「
フラグメント」である。本発明のいかなる一以上の「I!、PO生成物」におけ
るイン・ビボ活性が欠如しても、治療上の有用性(前記ウェイランドら参照)ま
たはgpo分析もしくはxpo拮抗作用のような他の関連分野での有用性を全体
的には阻害しないことが注目される。エリスロボエチン拮抗剤は、赤血球増加症
または]IcPO過剰産生時の治療に極めて有用であろう〔例えば、アダムソン
:「ホスピタル・プラクティス」、第18巷、第12号、第49−57頁、19
83年(adamson、 Ho5p、Practice、 13(12)、4
9−57(1983)]およびヘルマンら=「クリニカル・アンド・ラボラトリ
−・ヘマトロジー」、第5巻、第335−342頁、1983年(Hell−a
tann、at !LX、、011z+、La’b、Haemat、、5゜33
5−342(1983))参照〕。
本発明の他の面によれば、ここに記載された、ヒトおよびサルiPoポリペプチ
ドをコードするクローンDNA配列は、天然生成物の単離物についてのlθ年間
にわたる分析にもかかわらず今まで利用できなかった哺乳類エリスロポエチンア
ミノ酸配列に関し、それらが与える情鏝において極めて価値が高い。このDNA
配列はまた、各種組換え技術によって大倉のエリスnボエチンを微生物合成する
のに段車つ生成物としても極めて価値がある。即ち、本発明で得られるDNA配
列は、新規でかつ有用なウィルス性および環状プラスミドDNAベクター、新規
でかつ有用なトランス7オーメーシ冒ンおよびトランス7エクシ璽ンサレタ微小
生物真核宿主細胞(培地で増殖される細菌、酵母細胞および晴乳翰細胞が含まれ
る)およびRPOおよびipo生成物の発現が可能な微小生物宿主細胞の新規で
かつ有用な培養増殖方法を得る上で有益である0本発明のDNA配列は、ここに
具体的に説明したヒトおよびサル種以外の硼乳動物埒におけるxpoおよび関連
蛋白質をコードするaDNムおよびゲノムDNA配列を単離する上で、標識化プ
ローブとして使用するのに極めてチした物質でもある。大発明のDNA配列が。
6桟の別の蛋白質合成方法において(例えば昆虫の細胞)、あるいはヒトおよび
匍の哺乳動物でまだ見出されていない遺伝子治多において使用される(囲は計算
できない1本発明のDNA配列は、エリスロボエチンおよびエリスロボエチン生
成物を大fKt生ずる真核「原生」として@診する遺伝子変異噴孔動物種を得る
上で有用であると予想されろ。一般的には、パーミターら:「サイエンス」、第
222巻、第4625号、第809−814頁、1983年[: Pa1m1t
er。
at al、、8cienae、222(4625)* 809−814(19
83)]参照。
この観点からすれば、したがって、特定の実施例の開示は本発明の範囲を制限す
るものでないことは明日であり、多数の改変および変更が当業者において考えら
れる。−例として、実施例で得られるDNA配列はcDMムおよびゲノムDNA
配列が含まれ、それは本出瓶がDNA配列の3131造に必要なアミノ酸1列情
報を提供するためのものだからであるが5本発明にはHPOアミノ酸配列配列報
に基づいて調製されるような合成りIム配列も含まれる。これらは、NPOをコ
ードしく例12のように)、また−以上の天然BPOの生物学的性質を有するけ
れども他の性質(即ち、程度の異なる他の性質を有すること)は有しないRPO
フラグメントおよびxpoポリペプチド類縁体(即ち、「xpo生成物」をコー
ドするものであろう。
本発明で得られるDNA配列には、このように、エリスロポエチンの少なくとも
一部の一次構造配列と一以上のその生物学的性質を有するポリペプチド生成物を
原核または真核宿主細胞において発現させる上で使用するのに適し、かつ(a)
表Vおよび■に示したDliA配列、Cb) (a)で定義したDNA配列また
はそのフラグメントとハイブリッド形成するDNA配列、および(0)遺伝暗号
の縮重は別にして、(a)および(1))で定義されたDNA配列とハイブリッ
ド形成するであろうDNA配列の中から選択されるDNA配列が全て含まれる。
この点に関し注目すべきは、例えば存在するサルおよびヒトXPO対立遺伝子配
列並びに他の哺乳動物1遺伝子配列が、表■および■の配列およびそのフラグメ
ントとハイブリッド形成すると期待されることである。更に、遺伝暗号の縮重は
別にして、5CXPOおよびRC3PO7伝子並びに各Hupoフラグメントお
よび類縁体をコードする合成もしくは突然変異のaDNムまたはゲノムDliム
配列は上記DNム配列ともハイブリッド形成するであろう、このようなハイプリ
ダイゼーシ箇ンは、サルおよびヒトの′LpoをコードするDMAの最初の単離
に関してここに記載された条件またはより厳格な条件下で、所望ならば背景のハ
イブリッド形成を抑制して容易に実施することができるであろう。
#J様の意味で、前記鎖側は、細菌性プラスミドおよびウィル性ゲノム起源のハ
イブリッドベクターに挿入されたDMAの崎乳艷物細胞発現に関し、BPO生成
物yt微小生物発現させる発明!説明するものであるが、広範な発現系が本発明
の概念の中に含まれる。特に、培養された各檜ME*、酵母菌および哺乳動物細
胞に適用される均−源からのベクターを含む発現糸、並びにベクターを含まない
発現系(例えば、リン酸カルシウムでトランヌフェクシ罵ンされた細胞)が含ま
れる。
この点に関し、例えば、サル宿主培養細胞およびヒト宿主培養細胞においてサル
起源DMAが発現するのは現実には[外来性JDNムによる発現の場合であると
理解されたいが、その理由は高レベルの発現がめられるIPODNAは宿主ゲノ
ムに起源を有さないからである0本発明の発現系は、IPO生成物が細胞質で形
成されて宿主細胞のfI胞質または膜K(例えば、細菌ペリプラズム空隙に蓄積
される)、または前記培地上iK、または緑膿菌(P、aoruginosa)
発現系〔グレイら:「バイオテクノロジー」、第2巻、第161−165頁、1
984年[Gray、et al、。
BioteehnolOg7.2. pp161−165(1984)〕〕のよ
うKどちらかといえば、まれな柔に、グリコジル化されたxpo生成物およびグ
リコジル化されないxpo生成物が蓄積されるという笑a態様を意図するもので
ある。
本発明のハイブリッド形成改搾方法は、実際には上記D)jム/ D Nムスク
リーニングに用いられたが、これはRNA/RNムおよびRN A / D N
ムスクリーニングにて同様Ki用可能である。ここに説明したような混合プロー
ブ技術は、一般に、より迅速Kかつ信頼をもってポリヌクレオチドを単離できる
ハイブリッド形成過程において多くの改p点を有している。これらの多数の個々
の操作上の改良点としては、改良されたコロニー移転および保存方法、および同
様のフィルターで再グローブ化でき、フィルターの碌返し使用が可能で、新規な
グロテアーゼ処理にも適用できるシーンスクリーン(Gene 8craen)
およびジ−7Xクリーン・プラ2(Gape Bare@n Plus)のよう
なナイロン゛基質フィルターの使用〔例えば、タウプら二「アナリテイカル・バ
イオケミストリーJ、Ksz6巻、第222−230頁、1982年(Taub
、atal、、轟nal、Bioahem、、126.11P 222− 23
0(1982):)と比較されたい〕、および多数の混合プローブ(例えば32
を超える数)のそれぞれの極めて(ffiイlaf (0、025ピコモルのオ
ーダー)での使用。
および、用いられる全ての混合プローブの中の最低の計副解離渉度に非常に近い
厳格なる参度下での(即ち、4℃以下、好ましくはそれよりも2℃以下での)ハ
イブリダイゼーシヨンおよびボストハイブリダイゼーク璽ン工程の実施、が挙げ
られる。これらの改良点を組合わせろと、それらの!施によるものとは予想でき
ない程の結果が得られる。このことは、比較的低めの充分tなるメツセンジャー
只HA種に同量のcDNムスクリーンを用いると好結果が得られたと今までに報
告されたグローブ数の4倍葉を含む混合プローブ操作を、1.500,000の
ファージプラークのゲノムライブラリースクリーニングにおいて唯一の進伝子配
夕0を単離するのに適用すると成功した。という事5AKより詳細に説明される
。この作画は、前記アンダーソンらの、「混合プローブスクリーニング法は相当
するRNAの遺伝子が乳用できない限り、哺乳類蛋白質遺伝子を単にするのは実
際上不可n[である」との論評の公開と実質上同時に行なわれたものである。
国際調査報告
I噛畔−翻−^−儲−購−pCT/マ1≦FI4102021++′□1A−1
1ゝPCT/υ584102021
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.天然エリスロポエチンの部分的もしくは全体的な一次構造状と一種またはそ れより多くの生物学的性質とを有し、外来性DNA配列の原核生物的もしくは真 核生物的発現による生成物であるということによって特徴づけられる、精製単離 されたポリペブチド。 2.いかなる哺乳類蛋白質とも会合していないということにより更に特徴づけら れる、請求の範囲第1項記載のポリペブチド。 3.外来性DNA配列がcDNA鎖である、請求の範囲第1項記載のポリペブド 。 4.外来性DNA配列が合成DNA配列である、請求の範囲第1項記載のポリペ プチド。 5.外来性DNA配列がゲノムDNA配列である、請求の範囲第1項記載のポリ ペブチトド。 6.外来性DNA配列が自律複製性環状DNAプラスミドまたはウィルス性ベク ターに担持されている、請求の範囲第1項記載のポリペプチド。 7.表VIに示したようなヒトエリスロポエチンまたはあらゆるその自然発生的 対立遺伝子変異体の一次構造形状の一部もしくは全部を有する、請求の範囲第1 項記載のポリベブチド。 8.表Vに示したサルエリスロポエチンまたはあらゆるそり自然発生的対立遺伝 子変異体の一次構造形状の一部もしくは全部を有する、請求の範囲第1項記載の ポリペブチド。 9.天然エリスロボエチンの免疫学的性質を有する、請求の範囲第1項記載のポ リペブチド。 10.天然エリスロポエチンのイン.ビポ生物学的活性を有する、請求の範囲第 1項記載のポリペブチド。 11.天然エリスロポリチンのイン.ビトロ生物学的活性を有する、請求の範囲 第1項記載のポリペプチド。 12.検出可能な標識物質と共有結合していることを更なる特徴とする、請求の 範囲第1項記載のポリペブチド。 13.前記検出可能な標識が放射性標識である、請求の範囲第12項配置のポリ ペブチド。 14.天然エリスロポエチンの少なくとも一部の一次構造形状および一種または それより多い生物学的性質を有するポリペブチド生成物の原核または真核宿主細 胞における発現を生起させるのに使用されるDNA配列。たゞし、このDNA配 列は、下記から選ばれたものである。 (a)表VおよびVIに示されたDNA配列またはそれらの相補鎖、 (b)(a)で定義されたDNA配列またはそのフラグメントとハイプリダイズ するDNA配列、および (c)遺伝暗号の縮重は別にして、(a)および(b)で定義されたDNA配列 とハイプリダイズするであろうDNA配列。 15.宿主細胞に前記ポリペプチド生成物を発現させる態様で請求の範囲の第1 4項記載のDNA配列によりトランスフォーメーションまたはトランスフエクシ ョンされた原核または真核宿主細胞。 16.原核または真核宿主における請求の範囲第14項記載のDNA配列の発現 によるポリペブチド生成物。 17.エリスロポエチンの一部もしくは全部の一次構造形状および一種またはそ れより多くの生物学的性質を有するポリペブチドの原核または真核宿主における 発現をコードしている、精製単離されたDNA配列。 18.請求の範囲第17項記載のcDNA配列。 19.請求の範囲第18項記載のサル種エリスロポエチンをコードするDNA配 列。 20.表Vに示された蛋白質をコードする部位を有する、請求の範囲第19項記 載のDNA配列。 21.請求の範囲第17項記載のグノムDNA配列。 22.請求の範囲第21項記載のヒト種エリスロポエチンをコードするDNA配 列。 23.表VIに示された蛋白質をコードする部位を有する、請求の範囲第22項 記載のDNA配列。 24.請求の範囲第14項記載の作成されたDNA配列。 25.大腸菌細胞での発現に適した一種またはそれより多いコードンを有する、 請求の範囲第24項記載の作成されたDNA配列。 26.ヒト種エリスロポエナンの発現をコードしている、請求の範囲第25項記 載の作成されたDNA配列。 27.表XIVに示した蛋白質をコードする部位を有する、請求の範囲第26項 記載の作成されたDNA配列。 28.酵母細胞における発現に適した一種またはそれより多いコードンを有する 、請求の範囲第24項記載の作成されたDNA配列。 29.ヒト種エリスロボエチンの発現をコードしている、請求の範囲第28項記 数の作成されたDNA配列。 30.表XXIに示した蛋白質をコードする部位を有する、請求の範囲第29項 記載の作成されたDNA配列。 31.検出可能な標識物質と共有結合している、請求の範囲第17項記載のDN A配列。 32.検出可能な標識が放射性標識である、請求の範囲第31項記載のDNA配 列。 33.請求の範囲第31項記載の一本鎖DNA配列。 34.天然エリスロポエチンのポリペプチドフラグメントまたはそのポリぺブチ ド類縁体をコードしているDNA配列。 35.【配列があります】または【配列があります】をコードしているDNA配 列。 36.作成された配列である、請求の範囲第34項記載のDNA配列。 37.請求の範囲第14項、第17項、第34項または第35項のいずれかに記 載のDNA配列を有する、生物学的機能性環状ブラスミドまたはワィルス性DN Aベクター。 38.請求の範囲第37項記載のDHAベクターにより、安定したトランスフォ ーメーションまたはトランスツュクションがなされた原核または真核宿主細胞。 39.請求の範囲第17項または第34項記載のDNA配列の原核または真核宿 主細胞における発現によるポリぺブチド生成物。 40.天然エリスロポエチンの一次構造形状を充分に複製していてその一種また はそれより多い生物学的性質を保有し得る一次構造形状を有し、かつ天然エリス ロポエチンのものとは異なる平均的炭水化物組成を有する糖蛋白質生成物。 41.天然ヒトエリスロポエチンの一次構造形状を充分に複製していてその一種 またはそれより多い生物学的性質を保有し得る一次構造形状を有し、かつ天然ヒ トエリスロポエチンのものとは異なる平均的炭水化物組成を有する糖蛋白質生成 物。 42.イン・ビトロで継続的に増殖することができ、しかも培養増殖させた場合 に、それらの生育培地において48時間で放射性免疫試験測定により、細胞10 6個当り100単位より多いエリスロポエチンの産生が可能である脊椎動物細胞 。 43.48時間で、細胞106個当り500単位より多いエリスロボエチンの産 生が可能な、請求の範囲第42項記載の脊椎動物の細胞。 44.48時間で、細胞106個当り1000単位より多いエリスロボエチンり 産生が可能な、請求の範囲第42項記載の脊椎動物細胞。 45.哺乳類または鳥類の細胞である、請求の範囲第42項記載の脊椎動物細胞 。 46.C0S−細胞またはCHO細胞である、請求の範囲第45項記載の脊椎動 物細胞。 47.表Vに示したアミノ酸配列の一部、もしくは全部を有し、かつ天然サルエ リスロポエチンの一種またはそれより多いイン.ビポもしくはイン.ビトロ生物 学的活性を有する合成ポリペブチド。 48.完全に配列番号1〜20内の残基配列以外の、表VIに示したアミノ酸配 列の一部もしくは全部を有し、かつ天然ヒトエリスロポエチンの生物学的性質を 有する合成ポリペプチド。 49.完全に配列番号1〜20内の残基以外の、表VIに示した一部もしくは全 部のアミノ酸配列の二次形状の一部もしくは全部を有し、かつ天然ヒトエリスロ ポエチンの生物学的性質を有する合成ポリペブチド。 50.適切な栄養条件下で請求の範囲第37項記載のDNAベクターによりトラ ンスフォーメーションまたはトランスフェクションがなされた原核または真核宿 主細腕を増殖させ、前記ベクターDNA配列の発現により所望のポリベブチド生 放物を単離することからなる、天然エリスロボエチンの一次構造形状の一部もし くは全部および一種またはそれより多い生物学的性質を有するボリペチトドの生 産方法。 51.エリスロポエチンとの、並びに配列:【配列があります】 に完全に包含されるアミノ酸残基配列からなるあらゆるポリペブチド以外の、天 然エリスロポエチンに存在するアミノ酸残基配列の実質的な複製である一次構造 形状を有する合成ポリペブチドとの、免疫応答性により特徴づけられる抗体物質 。 52.モノクローナル抗体である、請求の範囲第51項記載の抗体。 53.ポリクローナル抗体である、請求の範囲第51項記載の抗体。 54、エリスロポエチンおよび配列: 【配列があります】 から選択される配列を有する合成ポリペブナドと免疫応答性である、請求の範囲 第51項記載の抗体。 55.請求の範囲第1項、第16項、再39項、第40項または第41項記載の ポリペブチドの有効量、並びに薬学上許容される希釈剤、アジュバントまたは担 体からなる医薬組成物。 56.請求の範囲第1項、第16項、第39項、第40項または第41項記載の ポリベブチドを有効量投与することからなる哺乳動物のエリスロポエチン治療方 法。 57.治療がヘマトクリット値を高めることからなる、請求の範囲第56項記載 の方法。 58.表VもしくはVIに示した精製単離DNA配列、そのフラグメントまたは この配列もしく1はフラグメントの相補鎖。 59.請求の範囲第58項記載のDNA配列の原核または真核宿主細胞における 発現によるポリペブチド生成物。 60.マルチブルー本鎖ボリヌクレオチドを有する不均一な細胞もしくはウィル スの試料における未知配列の特定の一本鎖ボリヌクレオチドを検出するための改 良方法であって、下記の(a)〜(e)を含むものにおいて、この改良が32を 越える混合プローブを用いかつ下記の(1)〜(4)の一つまたはそれより多く を実施することからなるものである、改良方法。 (a)一様に変異した塩基配列を有する標識化一本鎖ポリヌクレオチドプローブ の混合体が調製される。このプローブの各々は、被検ポリヌクレオチドに独特で あると推定される塩基配列に対して溶在特異的に相補的である。 (b)試料が固体基質に固定される。 (c)試料固定してある基質が、該試料のポリヌクレオチドとのハイブリダイゼ ーションは別として、ポリヌクレオチドが更にそれと結合するのを抑制するよう に処理される。 (d)試料を固定してある処理済みの基質が、全体的に相補性のボリヌクレオチ ド間でのみハイブリダイゼーションし易い条件下で、一時的に前記標識化プロー ブの混合体と接触せしめられる。 (e)特定のポリヌクレオチドが、それと該標識化プローブ混合物内の全体的に 相補的なプローブとのハイブリダイゼーション反応の存在を監視することによっ て検出される。これは、標識化プローブの基質との非特異的結合に起因する標識 化物質の背景密度と比較して特定のボリヌクレオチド位置における基質上の標識 化物質の密度が高い、ということにより証明される。 (1)前記固体基質としてナイロン基紙を用いる。 (2)工程(c)でプロテアーゼにより処理する。 (3)それぞれが約0.025ピコモル濃度の標識化プローブを用いる。 (4)工程(d)におけるハイプリノイゼーション条件の一つとして、使用され る全てのプローブ中て表低のTd計算値から4℃離れた温度付近の巌格な温度を 適用する。
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